Задача дипломного проекта 13

4.3.1.2. Форматы кадров в IEEE 802.3 и Ethernet

Формат кадра 802.3 представлен на рис. 4.6. Преамбула состоит из 56 битов. Это последовательность чередующихся единиц и нулей, предназначенная для синхрони­зации приемного тракта. Начальный разделитель кадра (10101011) обозначает начало информационной части кадра. Адрес получателя и адрес отправителя берутся из кадра LLC-уровня, в поле длины кадра указывается число октетов (байтов) кадра, содер­жащегося в поле данных (от 46 до 1500 октетов). Если число октетов данных меньше минимального значения, то поле данных дополняется необходимым числом октетов, образующих так называемое поле заполнения. И, наконец, завершает кадр поле контрольной суммы, содержащее информацию, необходимую для контроля ошибок.

Основное различие между кадром, отвечающим стандарту 802.3, и традиционным Ethernet-кадром заключается в том, что в последнем отсутствует двухбайтовое поле длины, в котором здесь нет необходимости, так как длина является фиксированной. Вместо него в Ethernet-кадре имеется двухбайтовое поле, используемое для указания типа протокола более высокого уровня (это может быть, например, протокол ТСР/ГР), который используется для поля данных. Совместное использование трансиверов Ethernet и 802.3 (устройств, которые осуществляют фактическую передачу данных с сетевых интерфейсных плат в физическую среду) приводит к ошибкам, потому что узлы как 802.3, так и Ethernet неправильно интерпретируют сообщения, предназначенные для устройств другого типа. Разводка выводов у трансиверов Ethernet и 802.3 также разная. Игнорирование этого различия часто приводит к перегрузке узлов 802.3 при обработке широковещательных Ethernet-сообщений.

4.3.1.3. Сеть Ethernet вблизи

Прежде чем приступать к рассмотрению различных вариантов Ethernet, целесо­образно познакомиться с компонентами традиционных ЛВС Ethernet или 802.3. Ethernet, известна как ЛВС, которая заставила всех относиться с уважением к локальным сетям. Администраторы систем, которые сделали выбор в пользу архитектуры Ethernet, могут полностью положиться на нее: им не грозит увольнение за приобретение ненадежной техники. Архитектура Ethernet представлена на рис. 4.7.

На рабочей станции Ethernet установлена специальная сетевая интерфейсная плата (NIC — Network Interface Card). Эта плата предназначена для приема и передачи данных. В варианте сети "тонкий Ethernet" трансивер выполнен на самой плате (рис.3), а в сетях "толстый Ethernet" трансиверы располагаются непосредственно на кабеле и с сетевой картой соединены отдельным кабелем. На обоих концах электрической цепи сегмента устанавливаются терминаторы (заглушки).
Один сегмент сети может включать до 100 рабочих станций, а несколько таких сегментов можно соединять повторителями (repeater). В одной сети Ethernet может работать до 1024 рабочих станций, при этом на пути между любыми двумя станциями может стоять максимум два повторителя.
Трансивер генерирует электрические сигналы, обеспечивая соответствующий уровень качества, и передает их в коаксиальный кабель. Кроме того, трансиверы отвечают за прием сигналов из сети и обнаружение конфликтов, возникающих при одновременной попытке двух рабочих станций занять линию. Когда трансивер на передающей стороне обнаруживает конфликт, модуль управления кантом его NIC генерирует сигнал обнаружения конфликта. Передающая часть модуля управления каналом, в свою очередь, посылает в сеть битовую последовательность, которую называют ''пробкой" (jam). Сигнал пробки заставляет передающие рабочие станции прекратить передачу, и их NIC возобновляют передачу через случайные промежутки времени. NIC принимающих станций тем временем анализируют поврежденные или частично принятые пакеты и отбрасывают "коротышки" (runis).
Трансиверы Ethernet генерируют сигнал для тестирования качества передачи (SQE — Signal Quality Error), который часто называют "пульсом" (heartbeat), NIC считывает ''пульс", чтобы проверить, нормально ли работает трансивер (примерно так, как вы, рассказывая о вчерашнем футбольном матче, заставляете свою супругу каждые одну-две минуты хмыкать, чтобы знать, что она жива и слушает вас). К сожалению, "пульсы" для трансиверов 802.3 и Ethernet имеют разные временные параметры. Некоторые фирмы выпускают трансиверы, которые можно вручную настроить на тот или иной стандарт.

Р ис. 4.7. Архитектура Ethernet

Поскольку Ethernet осуществляет широковещательную передачу во всех направ­лениях, то в стандарте 802.3 определены ограничения на длину кабеля (см. выше). В первоначальном варианте Ethernet на толстом коаксиальном кабеле допускалась 500-метровая длина сегмента, при этом соединять повторителями для ретрансляции пакетов по сети можно было максимум три сегмента.

Для варианта 10Base5 есть и другие ограничения: на одном сегменте кабеля можно размешать максимум 100 трансиверов с интервалом между ними минимум 2,5 м. Спецификация 10Base5 содержит характеристики отводных кабелей, посредством которых NIC рабочей станции соединяется с трансиверами шины. Разрыв отводного кабеля не вызывает отказа всей сети, поскольку приводит к отключению только соответствующей рабочей станции. Однако в новых сетях типа cheapernet трансиверы встроены в NIC, поэтому разрыв в кабельной системе приводит к отказу всей сети.
Помимо разрывов кабелей, в Ethernet встречаются и другие аппаратные пробле­мы, такие как, например, "затянувшаяся передача" и отказы отдельных станций. "Затянувшаяся передача" имеет место, когда неправильно работающий трансивер передает непрерывный поток пакетов. Эту проблему можно выявить с помощью анализатора протокола. Иногда рабочая станция начинает передавать пакеты, длина которых меньше минимально допустимой (т.н. "коротышки"), или пакеты только максимального размера (что приводит к перегрузке сети). Эти неполадки также обнаруживаются анализатором протокола.