Ethernet keretformátum: típusok, kezdeti verzió és belső módosítás

A szabványtól függően az Ethernet keretformátum strukturált, több vagy kevesebb információs mezőt tartalmaz a hálózati modellekről. Az adatok továbbításával a 64-1518 bájt méretű keret felelős a szabályok helyes kialakításáért és az információk sikeres továbbításáért a címzettnek.

A protokollt az 1970-es években hozták létre jól ismert számítógépgyártók: DEC, Intel és Xerox. Kezdetben DIX Ethernet-nek hívták, később pedig vastag Ethernet (vastag) koaxiális kábel használata miatt. Az 1980-as évek végén frissítették az Ethernet 2 keretformátumra, amely több funkciót és sebességet támogat. Körülbelül ugyanabban az időben, az IEEE szabványokat hozott létre az internetes hálózatok számára. Ez idő alatt felgyorsította a sebességet: 10-ről 100 Mbit / s - ra, majd 1 Gbit / s-ra, ma pedig 10 Gbit / s-ra az IEEE 802-ben.3AE.

A keretformátum meghatározása

Az Ethernet egy választott protokoll a csatlakoztatott eszközök csoportját képviselő helyi hálózatokban, amelyek viszonylag közel helyezkednek el egymáshoz egy korlátozott területen. Vannak olyan tényezők, amelyek megkülönböztetik a helyieket a globális internetes hálózatoktól:

1. Kisebb földrajzi lefedettség.
2. Erőforrások a magas adatátviteli sebességgel való munkavégzéshez.
3. Nagy sávszélesség 100 Mbit/s-tól 10 Gbit/s-ig, amelyeket a továbbfejlesztett hálózatokban használnak.
4. Az eszközök csatlakoztatásához nincs szükség bérleti vonalra vagy internetszolgáltatóra.
5. A LAN lehet egy kis projekt egy irodai vagy távoli munkavállaló számára.

Annak érdekében, hogy megtudja, milyen típusú Ethernet keretek léteznek, egy kis történelem. Kezdetben az Ethernet-et tervezték dolgozni egy hosszú koaxiális kábelen, amely a hálózat összes számítógépét csatlakoztatta. Ez a típus busznak hívják. Amikor az egyik állomás adatokat továbbított, az összes többi megkapta. Úgy tervezték, azon a tényen alapul, hogy mindenki hallja az adásokat a csatlakozáshoz használt drótdarabon. Ezért a "vezetékes szegmens" és a "broadcast domain"kifejezések.

A broadcast tartomány magában foglalja az összes vezetéket és számítógépet, amelyek hallják egymást, amikor az egyik számítógép továbbítja. A huzalszegmens egy darab huzal, amelyet két eszköz csatlakoztatására használnak. Annak a ténynek köszönhetően, hogy az Ethernet hálózatok sugárzott tartományokból állnak, nincs rajta órajel, mint a soros kapcsolatok esetében gyakran.

Ehelyett a rendszereknek meg kell határozniuk, hogy a vezetéket használják-e, és ha nem, küldjön elegendő információt ahhoz, hogy a távoli állomás megfelelően szinkronizálhassa. Ez a mechanizmus, kombinálva a vezetékes kapcsolathoz hozzáférni próbáló más számítógépek észlelésének képességével, egy formalizált protokoll, az úgynevezett többszörös hozzáférés-észlelés a CSMA / CD hordozó szabvány.

Az OSI modellben a keret a csatorna szintjén helyezkedik el, és felelős a hibamentes átvitelért és a bitfolyam blokkokba történő elválasztásáért. Az Ethernet I első verziója 16 bites mezőkön alapult. A modern Ethernet keretformátumot először az Ethernet II struktúrában használták, mielőtt az Institute of Electrical and Electronics Engineers kifejlesztette az IEEE 802 szabványos protokollt.3, amelyek közül az első 1983-ban 3raw volt.

LAN komponensek

A LAN egy hagyományos környezet a felhasználók összekapcsolására és erőforrások felhasználására adatok, alkalmazások és egyéb funkciók formájában bemeneti és kimeneti eszközökkel, például kamerákkal, PC-kkel, televíziókkal és nyomtatókkal. Az egyik legfontosabb funkciójuk a kommunikáció biztosítása másokkal. Alapértelmezett átjárókon, valamint routereken és WAN perifériákon keresztül. A LAN belépési pontként szolgál a globális hálózathoz, amely számos erőforrást biztosít, valamint képes csatlakozni a partnerekhez, beszállítókhoz Ethernet keret formátumban.

Ma a helyi hálózatok különböző fogyasztói rendszereket szolgálhatnak ki egy kis irodából, ahol néhány eszköz csatlakozik az internethez, a több épületet és több ezer felhasználót egyesítő rendszerekhez. A távoli alkalmazottak és a mobil felhasználók egy csoportja a vállalati hálózat kiterjesztésének tekinthető a virtuális magán VPN vonalak használatával. A rendszer átlátható hozzáférést biztosít ahhoz a forgatókönyvhöz, amelyben a felhasználóval való interakció nagyon hasonló lesz a vállalkozás helyi hálózatához való közvetlen kapcsolathoz.

Tipikus összetevők: végpontok, PC-k, szerverek, IP-telefonok, videokonzolok és hálózati eszközök, amelyek egységes helyet biztosítanak a csatlakozáshoz. Például egy kapcsolótábla, útválasztók a különböző hálózatok egy struktúrába történő csatlakoztatására, néha hagyományosabb központok, mint közös média. A hálózati kártyák és kábelek szintén a tervezés részét képezik.

Ethernet keretszerkezet

Ebben a formátumban minden gép képes érzékelni a csatornát és megállapítani a jelek jelenlétét más adókból. Ez lehetővé teszi számukra az ütközések észlelését, ami a keretet az észlelési protokoll részévé teszi. A PC-k ebben az időben egy véletlenszerű időzítő szerint ütemezik az átvitelt, amely minden gépnél eltérő.

Ez olyan funkcionális környezetet teremt, amely hosszú távon jó teljesítményt nyújt. Egyes modellek működőképesek lehetnek, de gyenge áramköri kialakítással, például egy nagy ütközési tartomány, túl sok géppel, ugyanazt a csatornát használva. Ez növeli az egyidejű átvitel és az esetleges ütközések valószínűségét, ami viszont a teljesítmény általános csökkenéséhez vezet. Egyéb problémák a hibás hardverrel kapcsolatosak, amely hibakereteket küld a hálózatnak. Ezért bármely layer 2 protokoll következő fontos funkciója a keretezés.

Az Ethernet keret olyan tároló, amely biteket hordoz, amelyeket mezők formátumú hálózatokban továbbítanak. Például Ethernet 2 és IEEE 802.A 3. ábra a két interakciós eszköz szinkronizálásához használt bitek sorrendjét, az integritáshoz használt ellenőrzési sorrendet, valamint a címzett és a forrás címét-a MAC-címet.

Kommunikáció helyi hálózaton belül

Az Ethernet és LAN kommunikáció másik fontos fogalma egy bizonyos átvitel hangereje. Az unicast - ban csak egy cél van-a címzett címe, amely egy gépet képvisel. Ez a legjellemzőbb megközelítés, a MAC-cím pedig egy egyedi azonosító, amelyet ilyen keretek küldésére használnak. Ha a protokollok és alkalmazások elküldik őket a hálózat összes eszközére, akkor a broadcast distribution kerül felhasználásra.

A Broadcast egy olyan rendeltetési hely, amelyet minden eszköz feldolgoz. Ez kényelmes olyan protokollokhoz, mint például az ARP, amelyek IP-cím átalakítását kérik MAC-re az IP-tulajdonosról szóló információk nélkül.

A Multicast átvitel közvetlenül a unicast és a broadcast adások között van. Ez nem egy vagy nem minden célállomás – ez csak egy adott csoport. Más szavakkal, ha a gépek egy csoporthoz tartoznak, akkor egy bizonyos átadást vagy csomagot szánnak rá. Ez dinamikusabb, mert a gépek gyorsan és hatékonyan csatlakoznak és távoznak a csoportokból. Példa multicast alkalmazásra: videokonferencia, e-learning és egyéb multimédia széles felhasználói lefedettséggel.

A MAC-címek a hardvergyártóhoz vannak társítva. Az IEEE meghatározza a tartományokat az egyediség garantálása érdekében, amelyek lehetővé teszik azok módosítását bizonyos célokra. A szervezet vagy az OUI 24 bites egyedi azonosítójából áll, amely azonosítja a berendezés gyártóját, függetlenül attól, hogy hálózati kártya vagy router portok. Ezekben a 24 bitben 2 Bit van, különleges jelentéssel:

1. Jelzi, hogy vannak-e broadcast vagy multicast kapcsolatok. A felügyelt címbitet általában a MAC módosításakor használják.
2. 24 bites állomáscím, amelyet egy adott berendezés szállítója szabályoz és kezel.

LAN szabványok

Az OSI szempontjából az Ethernet a linkrétegre utal, és a fizikai rétegre vonatkozó specifikációkkal rendelkezik. Például az 1 GB-os és a 10 Gb-os Ethernet specifikációi a fizikai rétegeken, valamint a száloptikai technológiákhoz és csatlakozókhoz kapcsolódnak, hogy nagyobb sebességet biztosítsanak. A protokoll 2 alszintre oszlik: a környezethez való hozzáférés ellenőrzése és a MAC-cím meghatározása űrlapként azonosítás eszközök az Ethernet hálózatban. A logikai csatornát vezérlő alréteg kölcsönhatásba lép a felső rétegekkel, amikor az összetevők feldolgozzák az egyes csomagokat, akkor a CSMA/CD-re hivatkoznak.

Az Ethernet 2 technológia keretformátumai biztosítják a MAC címzést és a CSMA/CD vagy többszörös hozzáférési rendszernek nevezett hozzáférési módszert ütközésérzékeléssel. Ez egy pont módszer, amely az egyedülálló technológiának köszönhetően az Ethernet számára működik, és lehetővé teszi minden gép számára, hogy egyidejűleg, bármikor prioritások nélkül továbbítsa a jeleket, mivel mindenki egyenlő hozzáféréssel rendelkezik, és része a többszörös hozzáférési protokollnak.

Klasszikus VLAN modell

Az Ethernet Frame II, más néven V2, az a leggyakoribb az interneten. Jelenleg a legtöbb TCP / IP alkalmazás, például a HTTP, az FTP, az SMTP és a POP3 a következő módon továbbítja a csomagokat.

Fizikai rétegformátum Ethernet keret II.

A címkézett keretek tartalmaznak egy VLAN címkét a hozzárendeléshez virtuális LAN (VLAN), a szerkezet felosztása fizikai és logikai szintekre. Ez azt jelenti, hogy a VLAN alhálózatok használata hardver telepítése nélkül is megvalósítható. A címke mező szükséges a VLAN kereteinek azonosításához. A fizikai rétegnél a VLAN-ok kapcsolókon keresztül működnek.

Az OSI modellben a VLAN a 2. csatorna rétegen működik, és kezeli az adatáramlást. A VLAN-ok segítségével a hálózatok hatékonyabbá válhatnak, ha alhálózatokra osztják őket. A címkézett keretek felelősek a kapcsoló által feldolgozott információkért. A címke mező a típus mező előtt van beágyazva, és 4 bájtot használ, ami 4 bájttal növeli a minimális Ethernet keretméretet.

Kommunikáció szinkronizálása 802.3

A szinkronizálási folyamatot egy bitfolyam végzi, amely lehetővé teszi az adó és a vevő számára a kommunikáció szinkronizálását. A preambulum egy váltakozó minta bináris 56 egyes és nulla. A preambulumot azonnal követi a kezdeti keretek elválasztója:

1. A kezdőelválasztó mindig 10101011, és az információ kezdetének jelzésére szolgál.
2. Cél MAC-cím adatok fogadása. Amikor a kártya (NIC) hallgatja a vezetéket, ellenőrzi ezt a mezőt a saját MAC számára.
3. Az átviteli gép Mac forrása.
4. Keret hossza bájtban. Bár ez a mező 0-tól 65 534-ig terjedő értéket tartalmazhat, a legtöbb soros kapcsolat esetében ritkán haladja meg az 1500-at. A hálózatok általában soros eszközöket használnak az Internet eléréséhez.
5. Adatok kitöltése (más néven hasznos teher).
6. Az adatok itt kerülnek beillesztésre. Ez az a hely, ahol az IP fejléc és egyéb információk kerülnek elhelyezésre, ha IP Over Ethernetet használnak. Ez a mező IPX/SPX (Novell) használata esetén tartalmaz információkat az IPX-ről.
7. Az Ethernet 802 3 keretformátum kitöltési szakaszában négy speciális mező található: DSAP-célszolgáltatás hozzáférési pontja, SSAP-Poiont szolgáltatás hozzáférési forrása, CTRL - vezérlő bitek Ethernet kommunikációhoz, NLI-hálózati réteg interfész.
8. FCS - tartalmaz egy keretellenőrzési sorozatot, amelyet ciklikus redundancia ellenőrzéssel (CRC) számítanak ki, és lehetővé teszi a hibák észlelését és a keret elutasítását, ha sérültnek tűnik.

A csomag ezen verziója 802.3, amely megkapta a szerencsétlen nevet " Ethernet 802.3", A Novell kiadta az IEEE 802 szabványok széles körű elfogadása előtt.3 és a népszerű IPX / SPX, ami sajnos gyakori összetévesztéshez vezetett a szabványhoz. A klasszikus Ethernet II modelltől eltérően a keret meghatározza az SFD bitsorozatának pontos végét.

Ez az adatcsomagot 802 szabványként azonosítja.3 a címzett számára. Keretek 802.A 3raw-ok nem tartalmaznak protokollazonosítót, mivel csak a Novell IPX-hez használhatók. Ezenkívül a továbbított információ mindig 2 bájt előtaggal rendelkezik, amelyek egységekből állnak. Csak így lehet megkülönböztetni a" nyers " keretet a 802 család többi tagjától.3.

IEEE 802.A 3raw csak az IPX protokollhoz használható, mivel nincs Ethernet keretmező-azonosító. Név IEEE 802.A 3raw szintén kissé félrevezető, mivel a Novell az IEEE bevonása nélkül használta a nevet a keret fejlesztésekor.

A keret alkalmazása extra munkát jelent a felhasználó számára, mivel az eszközök közötti kompatibilitási problémák merülhetnek fel. 1993 óta a Novell az Ethernet 802 szabványt ajánlja.2, amely IEEE 802-et használt.3, a "nyers" kerettel való összetévesztés elkerülése érdekében.

Új funkciók - DSAP és SSAP

A 802-es szerkezet szabványosítása.3 új funkció került bevezetésre - DSAP és SSAP, amelyek felváltják a típus mezőt és az LLC keretet tartalmazó vezérlő mezőt. Ez a verzió legfeljebb 256 kompatibilis protokollt határoz meg az adatmezőbe integrált fontos információkkal. Az új vezérlőmező létrehoz egy "logikai linket" (LLC). Ez a pillanat biztosítja a médiamegosztási eljárások átláthatóságát, és szabályozhatja az információáramlást.

A dsap, vagy célszolgáltatás hozzáférési pont, egy 1 bájtos mező, amely egyszerűen mutatóként szolgál a fogadó állomás memóriapufferéhez. Megmondja a NIC-nek, hogy hova tegye az információt. Ez a funkció rendkívül fontos olyan helyzetekben, amikor a felhasználók több protokollköteget használnak. SSAP, vagy hozzáférési pont a forrásszolgáltatáshoz, hasonlóan a DSAP-hoz, és jelzi a küldési folyamat forrását.

Klasszikus Ethernet 802 vázszerkezet.3 A SNAP egy speciális funkcióval egy SNAP mező több mint 256 protokoll meghatározásához. Számuk 2 bájtot biztosít, emellett a gyártó integrálhat egy egyedi azonosítót (3 bájt). Elődeitől eltérően a SNAP visszamenőleges kompatibilitást is biztosít az Ethernet II-vel.

A Dsap, az SSAP és a vezérlés egyértelműen meg van határozva. A nemrégiben hozzáadott 802 információs térnek köszönhetően.3, A SNAP rendkívül sokoldalú és lehetővé teszi a különböző protokollok közötti kompatibilitást. Van azonban egy kicsit kevesebb hely a tényleges adatok számára.

Klasszikus Ethernet 802.3 vázszerkezet címkékkel. A címke mező fontos információkat tartalmaz a VLAN integrációhoz.

A VLAN címkék a legnépszerűbb modern IEEE 802-ben is beállíthatók.3 keret formátum. Ebben a keretben a címke mező 4 bájtot használ, és a hossz specifikációig kerül végrehajtásra. A minimális keretméret most 4-ről 68-ra nőtt.

Áttekintés: Ethernet Keret Blokkok. Figyeljen az asztalhoz.

Adatcsatorna fejléc

Az átviteli fejléc szabványa "Offset 0-5: címzett címe". Az Ethernet keretméret első hat bájtja alkotja a címzett címét. Jelzi, hogy melyik adaptert küldi el az adatkeret. nak nek, a célcím jelzi a fogadó eszközök által olvasott sugárzott üzenetet. Az első három rendeltetési bájtot az IEEE rendeli a szállítóhoz, és attól függ. A cél formátum minden Ethernet megvalósításban azonos.

A következő hat bájt alkotja a forráscímet, a szabvány "Offset 6-11: forráscím". Azt jelzi, hogy melyik adapterről küldték az üzenetet. A címzetthez hasonlóan az első három bájt jelzi a kártya szolgáltatóját. A forrásformátum minden Ethernet megvalósításban megegyezik.

A 13. és 14. bájt tartalmazza a keretben lévő adatok hosszát, nem számítva a preambulumot, a 32 bites CRC-t, a DLC-t vagy magát a hosszmezőt. Nem lehet rövidebb, mint a 64 bájt teljes hossza. Az átviteli csatorna fejlécét követi a logikai csatorna vezérlő fejléc, amelyet az IEEE 802 ismertet.2 specifikáció. Az LLC fejléc célja, hogy az átviteli csatorna szintjének "lyukat biztosítson a mennyezetben" . Annak megadásával, hogy az illesztő melyik memóriapufferbe helyezi a keretet, az LLC fejléc lehetővé teszi a felső rétegek számára, hogy hol találják meg az adatokat.

Az SAP "Offset 17: Control byte" után egy bájtos vezérlőmező, amely meghatározza az LLC kerettípust. 802 vámtarifaszám után.A 2 43-ról 1497 bájtra megy, általában olyan felső szintű fejlécekből áll, mint a TCP / IP vagy az IPX, amelyet a tényleges felhasználói adatok követnek.

FCS: az adapter által beolvasott utolsó 4 bájt a keretek vagy CRC ellenőrző sorozata. Amikor a vezeték feszültsége nullára tér vissza, az adapter ellenőrzi az utoljára kapott 4 bájtot a komplex polinom által generált Ellenőrző összeggel szemben. Ha a számított ellenőrző összeg nem egyezik meg a keretben lévő értékkel, akkor a rendszer eldobja, és nem éri el az állomás memóriapuffereit.

Összehasonlítás 802.11 vs 802.3

Az egyik különbség a 802 vezeték nélküli keret között.3 Ethernet és 802.11 a keret mérete. Keretek 802.3 az Ethernet keret maximális mérete 1518 bájt, 1500 bájt hasznos teherrel. Ha a keret 802.3 jelölt 802.1Q VLAN és felhasználói prioritáshoz, max méret 802.A 3 1522 bájt, 1504 bájt adathasznosítással.

802.3 a 2. réteg fejlécében csak a forrás (SA) és a cél (DA) címek szerepeljenek. 802.11 legfeljebb négy mező legyen a MAC fejlécében, és csak három MAC-címmezőt használjon (4 WDS környezetben).

A 802.Az 11 szabvány képes gyors Ethernet keretformátum szállítására MSDU hasznos teherrel. Ez megegyezik a felső szint 2304 bájtjával. A frames 802 által használt MAC címzés.11, sokkal bonyolultabb, mint az Ethernet keretekkel. Attól függően, hogy a forgalom 802.11 növekvő vagy csökkenő, a 2. szintű fejléc mind a négy MAC mezőjének meghatározása megváltozik.

IEEE 802 Ethernet keretszerkezet.3 ma ez a legnépszerűbb és széles körben használják a helyi hálózat. Egyes protokollok azonban többet igényelnek hely különleges információk. Ezért vannak az IEEE 802 keret változatai.11, amelyek további adatblokkokat biztosítanak bizonyos információkhoz, beleértve a SNAP kiterjesztést és a VLAN címkét.