Алгоритм определения формата кадра

       Отличить один формат кадра Ethernet от другого не представляет большого труда, и сделать это можно с помощью следующего простого алгоритма (см. Рисунок 12). Сначала драйвер должен проверить значение поля типа протокола/длины кадра (13-й и 14-й байты в заголовке). Если записанное там значение превышает 0x05FE (максимально возможная длина кадра), то это кадр Ethernet_II.

 

Рисунок 12
Для определения типа кадра Ethernet сначала необходимо проверить значение поля после адреса отправителя, а затем первых двух байтов поля данных.

Если нет, следует продолжить проверку. Если первые два байта равны 0xFFFF, то это формат Ethernet_802.3 для NetWare 3.х. В противном случае это стандартный формат кадра 802.2, и нам остается только выяснить, какой из двух - обычный (Ethernet_802.2) или расширенный (Ether-net_SNAP). В случае Ethernet_SNAP значение первого, впрочем, как и второго, байта в поле данных равняется 0xAA. (Значение третьего байта равняется 0x03, но это проверять излишне.)

ЗА КАДРОМ

Разные протоколы используют разные форматы кадров (см. Таблицу 3). Однако число последних не так уж велико, и их несложно отличить один от другого. К тому же протокол TCP/IP выдвигается на доминирующую позицию не только в глобальных, но и в локальных сетях, поэтому даже Novell решила отказаться от своего протокола IPX/SPX в пользу TCP/IP в следующей версии NetWare. Это означает, что в большинстве случаев администратору сети не придется беспокоиться о том, какой формат кадров Ethernet используется. Однако, как показывает опыт, унаследованные технологии живут довольно долго, так что знание форматов кадров может представлять не только теоретический, но и практический интерес.

ТАБЛИЦА 3 - ПРОТОКОЛЫ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ТИПЫ КАДРОВ

Формат кадра	Протокол	Способ идентификации вышележащего протокола
Ethernet_II	DecNET, LAT, старые реализации TCP/IP	Поле типа протокола
802.3	NetWare 3.х	Первые два байта поля данных равны 0xFFFF
802.2	NetWare 4.х, LLC2	Поле DSAP
SNAP	EtherTalk, новые реализации TCP/IP	Пятибайтное поле после служебной информации LLC

АЛГОРИТМ ОТКАТА

Как уже говорилось, после обнаружения конфликта станции ждут случайный промежуток времени. Единицей измерения времени (квантом времени) является удвоенное время распространения сигнала из конца в конец отрезка кабеля (см. выше), равное 51,2 мс. После первого конфликта каждая станция ждет 0 или 1 квант времени, прежде чем попытаться возобновить передачу. Если конфликт произошел вновь, так как две станции выбрали одно и то же случайное число, то каждая из них выбирает после второго конфликта уже из четырех чисел 0, 1, 2, 3. Если же конфликт имеет место и в третий раз, (что вполне вероятно, когда более двух станций пытаются начать передачу одновременно), то в следующий раз случайное число слотов выбирается из интервала 0-7 и т. д. Однако, после 10 последовательных конфликтов интервал выбора случайных чисел фиксируется и задается равным 1023. После 16 конфликтов контроллер отказывается от дальнейших попыток передать кадр и сообщает об этом компьютеру. Все дальнейшие действия по исправлению ситуации должны осуществляться высокоуровневыми протоколами. Такой алгоритм позволяет разрешить коллизии, когда конфликтующих станций немного, а также ликвидировать их за приемлемое время, когда множество станций хочет передавать одновременно.

РАЗНОВИДНОСТИ ETHERNET

В качестве физической среды передачи стандарт для Ethernet на 10 Мбит/с определяет тонкий и толстый коаксиальный кабель, витую пару и даже оптоволокно. Вкупе с прочими факторами такое разнообразие возможных сред передачи немало способствовало росту популярности Ethernet. Ниже мы рассмотрим вкратце спецификации Ethernet на 10 Мбит/с.

10Base5. Как и изначальная версия Ethernet, эта спецификация в качестве среды передачи предусматривает толстый коаксиальный кабель на 50 Ом с двумя оболочками. По этой причине в англоязычной литературе ее иногда еще называют Thicknet и толстым Ethernet. Каждый коаксиальный кабель в сети образует отдельный сегмент. Протяженность сегмента не может превышать 500 м, а число узлов - 100, причем отрезок кабеля между соседними узлами должен быть не менее 2,5 м. Это позволяет уменьшить вероятность отражений и появления стоячих волн. Как правило, производители предусматривают соответствующую разметку кабеля в целях упрощения идентификации мест, где станция может быть подключена к сегменту. Контроллер станции, т. е. сетевая плата, подключается к кабелю с помощью трансиверного кабеля и трансивера (см. Рисунок 13). Длина трансиверного кабеля не должна превышать 50 м.

 

Рисунок 13
В 10Base5 узел подключается к кабелю с помощью трансивера и трансиверного кабеля.

       10Base2. Спецификация предусматривает использование тонкого коаксиального кабеля RG-58 с характеристическим импедансом 50 Ом, а также соединителей типа BNC-T, подключаемых к контроллеру Ethernet напрямую (см. Рисунок 14). Это исключает необходимость применения дорогостоящих трансивера и трансиверного кабеля, а также выполнение самой операции по подключению трансивера к кабелю. Данный стандарт известен так же, как Cheapernet, Thinnet или тонкий Ethernet. Протяженность сегмента ограничена расстоянием 185 м, а число узлов - 30. Кроме того, Cheapernet более подвержена шумам, в частности от радиосигналов. Тем не менее эта намного более дешевая, чем 10Base5, разновидность Ethernet была в свое время, несмотря на присущие ей ограничения, весьма популярна.

 

Рисунок 14
В 10Base2 узел подключается к кабелю напрямую с помощью соединителя BNC-T.

       10BaseT. Данная разновидность Ethernet в настоящее время, вероятно, наиболее распространена. Буква T в названии означает, что средой передачи является неэкранированный кабель на основе витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP). Спецификация предусматривает использование концентратора для подключения пользователей по физической топологии "звезда". Применение дешевых кабелей UTP является одним из основных преимуществ 10BaseT над 10Base2 и 10Base5. Подключение узлов к сети осуществляется с помощью модульных настенных телефонных гнезд RJ-45 и RJ-11 и четырехпарного телефонного кабеля UTP, причем соединитель RJ-45 вставляется напрямую в сетевую плату (см. Рисунок 15). Протяженность отрезка кабеля от концентратора до станции не должна превышать 100 м (в случае UTP Категории 3) или 150 м (в случае UTP Категории 5).

Рисунок 15
В 10BaseT узлы подключаются к концентратору по физической топологии "звезда".

10BaseF. Принятая относительно недавно, эта спецификация предусматривает использование в качестве среды передачи оптический кабель. Естественно, это весьма дорогостоящая разновидность Ethernet, и не столько из-за стоимости самого кабеля, сколько из-за дороговизны соединителей и терминаторов. Однако она не чувствительна к электромагнитным помехам и позволяет связывать по Ethernet здания и далеко отстоящие друг от друга концентраторы.

Каждая из разновидностей Ethernet предусматривает те или иные ограничения на протяженность сегмента кабеля. Для создания более протяженной сети несколько кабелей может быть соединено с помощью повторителей. Повторитель представляет собой устройство физического уровня. Он принимает, усиливает и передает сигнал дальше в обоих направлениях (таким образом, повторитель полностью прозрачен для кадров Ethernet). С точки зрения программного обеспечения последовательность кабельных сегментов, связанных повторителями, ничем не отличается от одного кабеля. Сеть может содержать несколько сегментов кабеля и несколько повторителей, но никакие два узла не должны отстоять друг от друга на расстояние свыше 2,5 км, а путь между ними - пролегать более чем через четыре повторителя.

БЕСПРОИГРЫШНЫЙ ВАРИАНТ

Технология Ethernet не стоит на месте. Коммутируемые Ethernet и Fast Ethernet вывели ее на новые рубежи скорости и производительности, а с появлением Gigabit Ethernet старый добрый Ethernet вообще рискует оказаться в роли дедушки.

 

ТАБЛИЦА 4 - РАЗНОВИДНОСТИ ETHERNET

Стандарт	Кабель	Максимальная протяженность сегмента	Допустимое число узлов в сегменте	Достоинства
10Base5	Толстый коаксиальный	500 м	100	Хорош для магистрали
10Base2	Тонкий коаксиальный	200 м	30	Дешевая система
10BaseT	Витая пара	100 м	1024	Простота эксплуатации
10BaseF	Оптический кабель	2000 м	1024	Между зданиями

 

Таблица 5. Основные характеристики сетей по методам передачи информации.

Характеристики