Etherneti kaadri vormingu mittevastavus
Ethernet on üks vanimaid tehnoloogiaid kohalikud võrgud, millel on pikaajaline arenduslugu, millesse on panustanud erinevad ettevõtted ja organisatsioonid. Selle tulemusena on mitu muudatust isegi protokolli põhilises ehitusplokis, kaadrivormingus. Kasutamine erinevaid formaate raamid võivad kaasa tuua täielik puudumine sõlmedevahelised vastasmõjud.
On neli populaarset Etherneti kaadrivormingu standardit:
Etherneti DIX raam (või Etherneti raam II);
802.3 kaader (või Novell 802.2 kaader);
Novell 802.3 raam (või Raw 802.3 kaader);
Etherneti SNAP raam.
Standardne raam EthernetDIX, mida nimetatakse ka EthernetII raamiks, töötasid välja Digital, Xerox ja Intel (ettevõtete nimede esimesed tähed annavad sellele Etherneti variandile nime) esimeste Etherneti võrkude loomisel. Kokku anti välja patenteeritud Etherneti standardi kaks versiooni, nii et Etherneti protokolli variandi ja vastavalt selle kaadrivormingu määramisel näidatakse mõnikord ka selle standardi uusim, teine versioon. Sageli nimetatakse kirjanduses seda konkreetset kaadrivormingu versiooni Etherneti kaadriks, jättes selleks ajaks rahvusvaheline standard Etherneti tehnoloogiad IEEE 802.3 tähis 802.3.
EthernetDIX raamil on järgmine formaat:
Väljad Sihtkoht ja Allikas sisaldavad sihtkoha ja lähtesõlme 6-baidiseid MAC-aadresse ning väli Tüüp sisaldab kahebaidist protokolli identifikaatorit. kõrgeim tase, kes pani oma andmed põllule Andmed. Sest Sisestage väljad olemas standardväärtused kõigi kohalikes võrkudes kasutatavate populaarsete protokollide numbrilised identifikaatorid. Näiteks IP-protokollil on numbriline identifikaator 0800 jne. Need väärtused leiate pidevalt uuendatavast RFC-st (näiteks RFC 1700), mis määrab kõik konkreetsed Interneti-protokollides kasutatavad arvväärtused.
Standard IEEE Ethernet 802.3 on määratletud Etherneti kaadrivorming, mis on lähedane EthernetDIX-vormingule, kuid millel on mõned erinevused:
Üks neist põhimõttelised erinevused on see, et välja Tüüp asemel kasutab see välja Length, mis on samuti 2 baiti suur, kuid sisaldab andmevälja pikkust baitides.
Standardi 802.3 väli Tüüp on asendatud kahega täiendavad väljad- DSAP (Sihtteenuse pääsupunkt) ja SSAP (Source Service Access Point). DSAP väli näitab teenust (protokolli), millele andmed on mõeldud, ja väli SSAP näitab teenust (protokolli), mis andmed saatis. Nende väljade eesmärk on sama, mis väljadel Tüüp, kuid kahe välja olemasolu võimaldab korraldada andmeedastust erinevat tüüpi protokollide vahel (praktikas seda omadust aga kunagi ei kasutata). SAP-väljade ühebaidine vorming ei võimaldanud neil kasutada samu protokolliidentifikaatorite numbrilisi tähistusi, mis on juurdunud EthernetDIX-i kaadrite jaoks, seega on igal tipptasemel protokollil nüüd kaks identifikaatorit – ühte kasutatakse protokollipaketi kapseldamisel EthernetDIX kaadri ja teist kasutatakse Etherneti raami 802.3 kapseldamisel.
Teine erinevus IEEE 802.3 kaadri vahel on ühebaidine juhtväli, mis on mõeldud ühendusele orienteeritud töörežiimi rakendamiseks. Kontrollväli peaks sisaldama kaadrite numbreid andmete edastamise kinnituste kviitungite kohta, mis on vajalikud kadunud või rikutud kaadrite taastamise protseduuride väljatöötamiseks. Praktikas ei kasuta enamik operatsioonisüsteeme neid 802.3 kaadri funktsioone, piirdudes töötamisega datagrammi režiimis (välja Control on alati seatud väärtusele 03).
Kuna IEEE standard jagab lingikihi kaheks alamkihiks - MAC ja LLC, siis mõnikord on Ethernet 802.3 kaader esindatud ka kahe kaadri kompositsioonina. MAC-kihi raam sisaldab preambuli, sihtkoha ja lähteaadressi välju, pikkuse välja ja kontrollsumma välja ning LLC-raam sisaldab välju DSAP, SSAP, Control ja andmevälja (mis tänu kolme uue ühe- baidiväljad, selle maksimaalne pikkus on 3 baiti vähem ).
Novell 802.3 kaader, mida nimetatakse ka töötlemata 802.3 kaadriks (st 802.3 standardi "toores" või "rafineeritud" versioon), on MAC-kihi raam ilma LLC kihi väljadeta:
Seda tüüpi raam kaua aega kasutab Novell oma NetWare võrgud. Tipptaseme protokollitüübi välja puudumine ei tekitanud raskusi, kuna Novelli võrkudes pikka aega kasutati ainult ühte protokolli võrgukiht- IPX protokoll. Hiljem, mitme protokolliga võrkudele ülemineku ajal, hakkas Novell peamisena kasutama standardset IEEE 802.3 kaadrit (mida Novelli dokumentatsioonis nimetatakse 802.2 kaadriks - LLC alamkihi standardi numbriks).
Raam EthernetSNAP(SubNetworkAccessProtocol) kasutatakse aktiivselt TCP/IP-võrkudes, et saavutada numbriliste protokollide identifikaatorite ühilduvus EthernetDIX-kaadris kasutatavatega. EthernetSNAP-kaader on määratletud standardis 802.2H ja see on IEEE 802.3 kaadri laiendus, lisades kaks täiendavat välja: 3-baidise OUI (OrganizationUnitIdentifier) välja ja kahebaidise tüübi väli. Väljal Tüüp on sama vorming ja eesmärk kui EthernetDIX-i raami väljal Tüüp. Seetõttu on EthernetSNAP-kaadri sellele väljale paigutatud numbrilised protokolli identifikaatorid samad, mis EthernetDIX-kaadrites, mis on täiendavate SNAP-i päiseväljade kasutuselevõtu mõte. Väli OUI määrab organisatsiooni koodi, mis määrab välja Tüüp standardväärtused. Etherneti protokolli puhul on selleks organisatsiooniks IEEE 802.3 komitee ja selle kood on 00 00 00. Välja OUI olemasolu võimaldab SNAP-i päist kasutada mitte ainult Etherneti protokolli, vaid ka muude protokollide jaoks, mida juhib muud organisatsioonid.
Kui seade või operatsioonisüsteem on konfigureeritud toetama ühte Etherneti kaadrivormingut, siis ei pruugi see leida vastastikust mõistmist teise sõlmega, mis omakorda toetab ka ühte Etherneti kaadrivormingut, kuid erinevat tüüpi. Selliste sõlmedega suhtlemise katsete tulemuseks on sissetulevate kaadrite äraviskamine, kuna vormingu vale tõlgendamine toob kaasa vale kaadri kontrollsumma.
Paljud kaasaegsed operatsioonisüsteemid ja sideseadmed suudavad samaaegselt töötada erinevat tüüpi kaadritega, tuvastades need automaatselt. Tuvastamine põhineb lähteaadressi taga asuva 2-baidise välja väärtusel. See väli võib olla väli Tüüp või pikkus. Protokolli numbrilised identifikaatorid valitakse nii, et välja Tüüp väärtus on alati suurem kui 1500, samas kui väljal Length on alati väärtus, mis on väiksem või võrdne 1500-ga. EthernetSNAP-kaadrite edasine eraldamine IEEE 802.3-st toimub väärtuse alusel. DSAP ja SSAP väljadel. Kui SNAP-päis on olemas, sisaldavad DSAP- ja SSAP-väljad alati täpselt määratletud numbrilist identifikaatorit, mis on reserveeritud SNAP-protokolli jaoks.
Automaatne äratundmine Raami tüüp säästab võrgukasutajaid tüütutest probleemidest, kuid sama operatsioonisüsteem või ruuter võib olla konfigureeritud toetama ainult ühte tüüpi protokolle, mille puhul võib ilmneda ühildumatuse probleem.
Võrgu analüsaatorid ja seiretööriistad suudavad automaatselt eristada Etherneti kaadrivorminguid. Teatud kõrgema taseme protokollide pakette sisaldavate kaadrite hõivamise tingimuste seadmiseks võimaldavad analüsaatorid kasutada nii nende protokollide numbrilisi identifikaatoreid SAP-väljade jaoks (DSAP ja SSAP) kui ka välja Tüüp (nimetatakse ka EtherType) numbrilisi identifikaatoreid. .
TokenRing ja FDDI võrgud kasutavad alati kaadreid standardne formaat, nii et nendes võrkudes ei esine ühildumatute kaadrivormingutega seotud probleeme.
Etherneti raami vormingud
Standardis IEEE 802.3 kirjeldatud Etherneti tehnoloogiastandard kirjeldab ühe kaadri vormingut MAC tase. Kuna MAC-kihi raam peab sisaldama LLC-kihi raami, mida on kirjeldatud IEEE 802.2 dokumendis, siis vastavalt IEEE standarditele Etherneti võrgud Kasutada saab ainult ühte lingikihi raami varianti, mille päis on kombinatsioon MAC ja LLC alamkihi päistest.
Kuid praktikas Etherneti võrkudes lingi tasemel kasutatakse 4 erinevat vormingut (tüüpi) raame. Selle põhjuseks on pikk Etherneti tehnoloogia arendamise ajalugu, mis ulatub tagasi IEEE 802 standardite vastuvõtmise eelsesse perioodi, mil LLC alamkihti ei eraldatud üldprotokollist ja vastavalt LLC päist ei kasutatud.
Kolmest ettevõttest Digital, Intel ja Xerox koosnev konsortsium esitas 1980. aastal 802.3 komiteele oma patenteeritud Etherneti standardi versiooni (mis muidugi kirjeldas kindlat kaadrivormingut) kui rahvusvahelise standardi kavandi, kuid 802.3 komitee võttis vastu standardi, mis erines mõne detaili poolest DIX pakkumistest. Erinevused puudutasid ka raami vormingut, mis andis aluse kahe olemasolule erinevat tüüpi raamid Etherneti võrkudes.
Teine kaadrivorming tekkis Novelli jõupingutuste tulemusena Etherneti protokollivirnu kiirendamiseks.
Lõpuks oli neljas kaadrivorming 802.2 komitee jõupingutuste tulemus viia varasemad kaadrivormingud mõnele ühisele standardile.
Kaadrivormingute erinevused võivad põhjustada seadmete ja võrgu ühildumatust tarkvara, mis on loodud töötama ainult ühe Etherneti raami standardiga. Kuid täna peaaegu kõik võrguadapterid, draiverid Võrguadapterid, sillad/lülitid ja ruuterid saavad töötada kõigi praktikas kasutatavate Etherneti tehnoloogia kaadrivormingutega ning kaadritüübi tuvastamine toimub automaatselt.
Allpool on kõigi nelja tüüpi Etherneti kaadrite kirjeldus (siin viitab kaader kogu andmelingikihiga seotud väljade komplektile, st MAC- ja LLC-kihi väljadele). Sama tüüpi raam võib olla erinevad nimed, nii et allpool on iga raamitüübi jaoks mitu kõige levinumat nimetust:
- 802.3/LLC raam (802.3/802.2 kaader või Novell 802.2 raam);
- Raw 802.3 kaader (või Novell 802.3 kaader);
- Etherneti DIX raam (või Ethernet II raam);
- Etherneti SNAP-raam.
Kõigi nelja tüüpi Etherneti kaadrite vormingud on näidatud joonisel.
Etherneti kaadrivormingud
802.3/LLC raam
802.3/LLC kaadripäis on IEEE 802.3 ja 802.2 standardites määratletud kaadri päise väljade kombineerimise tulemus.
802.3 standard määratleb kaheksa päisevälja (preambulivälja ja esialgset kaadri eraldajat joonisel ei näidata).
Preambula väli (Preamble) koosneb seitsmest sünkroonimisbaidist 10101010. Kui Manchesteri kodeering seda kombinatsiooni esindab füüsilises keskkonnas perioodiline lainesignaal sagedusega 5 MHz.
Kaadri alguse eraldaja (SFD) koosneb ühest baidist 10101011. Selle bitimustri välimus näitab, et järgmine bait on kaadri päise esimene bait.
Sihtkoha aadress (DA) võib olla 2 või 6 baiti pikk. Praktikas kasutatakse alati 6-baidiseid aadresse. Sihtkoha aadressi kõrge baidi esimene bitt näitab, kas aadress on individuaalne või rühm. Kui see on 0, siis on aadress individuaalne (unicast) ja kui 1, siis grupiaadress (multicast) Grupi aadress võib olla mõeldud kõigile võrgusõlmedele või teatud grupp võrgusõlmed. Kui aadress koosneb kõigist, see tähendab, et selle kuueteistkümnendkujutis on 0*FFFFFFFFFFFF, siis on see mõeldud kõigile võrgu sõlmedele ja seda nimetatakse leviaadressiks. Vastasel juhul seostatakse multisaate aadress ainult nende sõlmedega, mis on konfigureeritud (näiteks käsitsi) liikmete rühmaks, mille number on näidatud rühma aadressis. Aadressi kõrge baidi teine bitt määrab, kuidas aadress määratakse - tsentraliseeritud või lokaalne. Kui see bitt on 0 (mis on standardse Etherneti riistvara puhul peaaegu alati nii), määratakse aadress tsentraalselt, kasutades IEEE komiteed. IEEE komitee jagab seadmete tootjate vahel nn organisatsiooniliselt ainulaadset identifikaatorit (OUI). See identifikaator paigutatakse aadressi kolme kõige olulisema baidi hulka (näiteks identifikaator 000081 identifitseerib Bay Networksi). Seadme tootja vastutab aadressi alumise 3 baidi kordumatuse eest. Tootjale oma toodete liideste käsitlemiseks eraldatud kakskümmend neli bitti võimaldavad ühe organisatsiooni identifikaatori all vabastada 16 miljonit liidest. Tsentraalselt jaotatud aadresside ainulaadsus kehtib kõigi peamiste kohaliku võrgu tehnoloogiate puhul – Ethernet, Token Ring, FDDI jne.
TÄHELEPANU IEEE Etherneti standardites on baidi kõige vähem oluline bitt kujutatud kõige vasakpoolsemas väljas ja kõige olulisem bitt kõige parempoolsemas väljaasendis. See mittestandardne viis bittide järjekorra kuvamiseks baidis vastab bittide järjekorrale sideliinil Etherneti saatja poolt. Teiste organisatsioonide standardid, nagu RFC IETF, ITU-T, ISO, kasutavad traditsioonilist baitide esitust, kus kõige vähem olulist bitti peetakse baidi parempoolseimaks bitiks ja kõige olulisemat bitti vasakpoolseimaks bitiks. Sel juhul jääb baitide järjekord traditsiooniliseks. Seetõttu tuleb nende organisatsioonide avaldatud standardite lugemisel, aga ka operatsioonisüsteemi või protokollianalüsaatori ekraanil kuvatavate andmete lugemisel Etherneti kaadri iga baidi väärtus peegeldada, et saada õige arusaamine tähendusest. selle baidi bitid vastavalt IEEE dokumentidele. Näiteks multiedastusaadressi IEEE-tähistuses kujul 1000 0000 0000 0000 1010 0111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 või kuueteistkümnendsüsteemis 80-00-A7-0000 kuvatakse selle kõige tõenäolisemalt protokollis - 0007-00. traditsiooniline vorm 01-00-5E-0F-00-00.
Source Address (SA) on 2- või 6-baidine väli, mis sisaldab kaadrit saatva sõlme aadressi. Aadressi esimene bitt on alati 0.
Length (L) – 2-baidine väli, mis määrab kaadris oleva andmevälja pikkuse.
Andmeväli võib sisaldada 0 kuni 1500 baiti. Kui aga välja pikkus on väiksem kui 46 baiti, kasutatakse raami miinimumini polsterdamiseks järgmist välja, täitevälja. lubatud väärtus 46 baidis.
Täiteväli koosneb nii paljudest täitebaitidest, et andmevälja minimaalne pikkus on 46 baiti. See tagab, et kokkupõrke tuvastamise mehhanism töötab õigesti. Kui andmeväli on piisavalt pikk, ei ilmu täiteväli raami.
Frame Check Sequence (FCS) väli koosneb 4 kontrollsummat sisaldavast baidist. See väärtus arvutatakse CRC-32 algoritmi abil. Pärast kaadri vastuvõtmist teostab tööjaam selle kaadri jaoks oma kontrollsumma arvutamise, võrdleb saadud väärtust kontrollsumma välja väärtusega ja teeb seega kindlaks, kas vastuvõetud kaader on rikutud.
802.3 kaader on MAC alamkihi kaader, nii et vastavalt standardile 802.2 on selle andmeväli suletud LLC alamkihi kaadrisse, kusjuures kaadri alguse ja lõpu lipud on eemaldatud. LLC raami vormingut kirjeldati eespool. Kuna LLC-kaadri päise pikkus on 3 (LLC1 režiimis) või 4 baiti (LLC2 režiimis), siis maksimaalne suurus andmeväljad vähendatakse 1497 või 1496 baidini.
Raw 8023 raam, mida nimetatakse ka Novell 8023 raamiks, on näidatud joonisel. Jooniselt näete, et see on 802.3 MAC alamkihi raam, kuid ilma pesastatud LLC alamkihi raamita. Novell ei kasutanud oma NetWare'i operatsioonisüsteemis pikka aega LLC kaadriteenuste välju, kuna puudus vajadus tuvastada andmevälja manustatud teabe tüüpi - IPX-protokollipakett, mis oli pikka aega ainus võrgukihi protokoll. NetWare OS-is oli alati olemas.
Nüüd, kui on tekkinud vajadus identifitseerida kõrgema taseme protokoll, on Novell hakanud kasutama võimalust kapseldada LLC-kaader MAC-i alamkihi kaadrisse, st kasutama standardseid 802.3/L"LC-raame. Ettevõte määrab nüüd sellised raami sees operatsioonisüsteemid 802.2 kaadrina, kuigi see on kombinatsioon 802.3 ja 802.2 päistest.
Etherneti DIX/Ethernet II raam
Etherneti DIX-raamil, mida nimetatakse ka Ethernet II raamiks, on sama struktuur kui Raw 802.3 kaadril. Protokolli tüübi väljana kasutatakse aga Etherneti DIX-kaadri 2-baidist Raw 802.3 Frame Length(b) välja. See väli, mida nüüd nimetatakse Type (T) või EtherType, täidab sama eesmärki kui LLC-kaadri DSAP- ja SSAP-väljad – näidata ülemise kihi protokolli tüüpi, mis sisaldas selle paketi selle kaadri andmeväljale.
Kui SAP-väljade protokollikoodid on ühe baidi pikkused, eraldab väli Tüüp protokolli koodi jaoks 2 baiti. Seetõttu kodeeritakse sama protokoll SAP väljal ja väljal Tüüp üldiselt erinevalt arvväärtusi. Näiteks IP-protokolli välja Ether-Type kood on 204810(0*0800) ja SAP-välja väärtus 6. Välja Ethel-Type protokolli koodi väärtused tulid enne SAP väärtusi, kuna patenteeritud versioon Etherneti DIX eksisteeris enne 802.3 standardi tulekut ja selleks ajaks, kui 802.3 seadmed laialdaselt levima hakkasid, oli sellest saanud juba de facto standard paljude riistvara ja tarkvaratooted. Kuna Etherneti DIX ja Raw 802.3 raamistruktuurid on samad, nimetatakse välja pikkus/tüüp dokumentatsioonis sageli L/T väljaks.
Etherneti SNAP-raam
Et kõrvaldada lahknevused nende protokollitüüpide kodeeringus, mille sõnumid on manustatud Etherneti kaadrite andmeväljale, tegi 802.2 komitee tööd Etherneti kaadrite edasiseks standardimiseks. Tulemuseks oli Etherneti SNAP (SNAP – SubNetwork Access Protocol) raam. Etherneti SNAP-raam on 802.3/LLC-raami laiendus, mis sisaldab täiendavat SNAP-protokolli päist, mis koosneb kahest väljast: OUI ja Type. Väli Tüüp koosneb 2 baidist ja kordab Ethernet II kaadri Tüüp välja vormingu ja eesmärgi poolest (see tähendab, et see kasutab samu protokollikoodi väärtusi). Väli OUI (Organizationally Unique Identifier) määrab selle organisatsiooni identifikaatori, mis juhib väljal Tüüp protokollikoode. SNAP päis saavutab ühilduvuse Ethernet II kaadrites olevate protokollikoodidega ja loob universaalse protokolli kodeerimisskeemi. 802 tehnoloogiate protokollikoode juhib IEEE, mille OUI on 000000. Kui tulevikus nõutakse mõne jaoks teistsuguseid protokollikoode uus tehnoloogia, määrake lihtsalt neid koode määravale organisatsioonile erinev ID ja vanad koodiväärtused jäävad kehtima (koos teise OUI-ga).
Kuna SNAP on LLC-protokolli pesastatud protokoll, kirjutatakse SNAP-protokolli jaoks reserveeritud OxAA-kood DSAP- ja SSAP-väljadele. LLC päise välja Control on seatud väärtusele 0x03, mis vastab nummerdamata kaadrite kasutamisele.
SNAP päis on lisaks LLC päisele, seega ei kehti see mitte ainult Etherneti kaadrites, vaid ka teiste 802 tehnoloogiate protokolliraamides Näiteks IP-protokoll kasutab kogu kohaliku võrgu kapseldamisel alati LLC/SNAP päise struktuuri. protokollid kaadrites: FDDI, Token Ring, 100VG-AnyLAN, Ethernet, Kiire Ethernet, Gigabit Ethernet.
Tõsi, IP-pakettide edastamisel Etherneti, Fast Etherneti ja Gigabiti võrkude kaudu Etherneti protokoll IP kasutab Etherneti DIX kaadreid.
Erinevat tüüpi Etherneti raamide kasutamine
Etherneti kaadritüüpide automaatne tuvastamine on üsna lihtne. Protokolli tüübi kodeerimiseks määrab väli EtherType väärtused, mis on suuremad kui maksimaalne andmevälja pikkus 1500, nii et Ethernet II kaadreid saab L/T välja väärtuse järgi teistest kaadritüüpidest hõlpsasti eristada. Raami tüübi edasine tuvastamine toimub LLC-väljade olemasolu või puudumise järgi. LLC väljad võivad puududa vaid siis, kui pikkuseväljale järgneb IPX-paketi algus ehk 2-baidise paketi kontrollsumma väli, mis täidetakse alati ühtedega, mille tulemuseks on 255 baiti. Olukorda, kus DSAP ja SSAP väljad sisaldavad samaaegselt selliseid väärtusi, ei saa tekkida, nii et kahe 255 baidi olemasolu näitab, et tegemist on töötlemata 802.3 kaadriga. Muudel juhtudel viiakse edasine analüüs läbi sõltuvalt DSAP ja SSAP väljade väärtustest. Kui need on võrdsed 0*AA, on see Etherneti SNAP-raam ja kui mitte, siis on see 802.3/LLC.
Tabelis Joonis 2 annab teavet selle kohta, millist tüüpi Etherneti kaadrid tavaliselt toetavad populaarsete võrgukihi protokollide rakendamist.
Tabel 2. Etherneti kaadrite tüübid, mis toetavad populaarsete võrgukihi protokollide rakendamist.
P - preambula (8 baiti):
· kasutatakse võrgujaamade sünkroonimiseks;
· sisaldab koodi 1010101 0 esimeses seitsmes baidis ja kood on 1010101 1 viimases baidis.
AN – sihtkoha aadress (6 baiti):
· välja pikkus on 6 baiti, kuid võib olla 2 baiti, kui LAN-i administraator määrab aadressi ainult sisemine kasutamine;
· kõige olulisem (kõige esimene) bitt aadressiväljal (joonis 3.21) näitab aadressi tüüp(I/G – üksikisik/rühm):
- 0 – sihtkoha aadress on individuaalne, st. raam on mõeldud konkreetsele tööjaam; sihtkoha aadressivälja ülejäänud bittides unikaalne füüsiline aadress konkreetse tööjaama (MAC-aadress);
- 1 – sihtkoha aadress on Grupp, st. raam on mõeldud tööjaamade rühma jaoks (siis näitavad järgnevad numbrid konkreetse tööjaamade rühma aadressi) või saade, kui kõik teised bitid on võrdsed 1-ga, see tähendab, et kaader on adresseeritud kõigile kohtvõrgu tööjaamadele;
Teine bitt aadressiväljal näitab aadressi määramise meetod(U/L – universaalne/kohalik):
- 0 - aadress on universaalne füüsiline aadress kohtvõrgus, st. võrguadapteri aadress on määratud tsentraalselt IEEE komitee, mis jagab võrguadapterite tootjate vahel nn organisatsiooniliselt unikaalseid identifikaatoreid (OUI), mis on paigutatud aadressi kolme esimese baiti ja järgmised kolm baiti sisaldavad tootja määratud võrguadapteri numbrit;
- 1 - aadress kohalik, st. määratud LAN-i administraatori poolt ja seda kasutatakse ainult selles võrgus.
AI – allika aadress (6 baiti):
· välja pikkus on 6 baiti, kuid sarnaselt sihtkoha aadressiga võib see olla 2 baiti pikk;
· esimese baidi (I/G väli) kõige olulisem bitt on alati 0;
ei saa sisaldada edastusaadressi:
FF-FF-FF-FF-FF-FF.
Tüüp - protokolli tüüp (2 baiti):
tuvastab protokolli tüübi rohkem kõrge tase, mida kasutatakse selle edastamiseks või vastuvõtmiseks ja mis võimaldab mitmel kõrgetasemelisel protokollil LAN-i jagada, ilma üksteise kaadrite sisust aru saamata;
· näiteid "tüüp" välja väärtustest, mis identifitseerivad erinevaid protokolle:
IP (Interneti-protokoll) 080016
ARP (Address Resolution Protocol) 080616
Tagurpidi ARP 803516
Apple Talk 809B16
NetWare IPX/SPX 813716
(siin tähendab indeks 16 kuueteistkümnendsüsteemi arvu).
Andmed - andmeväli (46–1500 baiti):
· pikkus võib olla 46 kuni 1500 baiti.
KS – kontrollsumma:
· sisaldab tsükli ülejääk(Cyclic Redundancy Checksum – CRC), mis arvutatakse CRC-32 tüüpi polünoomide abil kõigi kaadriväljade jaoks: AN+AI+tüüp+andmed(preambula puudub).
Seega minimaalne pikkus Etherneti raam (preambula puudub) 64 baiti ja maksimaalselt– 1518 baiti
Peamised erinevused selle raami ja Ethernet II kaadri vahel on järgmised:
1) kaheksabaidise preambula väljalt P, mis sai 7 baiti pikkuseks, eraldati ühebaidine väli AGA– “Start frame demiter”, mis sisaldab kaadri algust tähistavat koodi 10101011;
2) välja “Protocol Type” asemel ilmus kahebaidine väli D– “Pikkus”, mis määrab kaadris oleva andmevälja pikkuse; välja "Protocol Type" puudumine on tingitud asjaolust, et 802.3/Novelli kaader vastab ainult IPX/SPX protokollile ja ainult see protokoll saab sellega töötada;
3) andmeväli võib sisaldada alates 0 kuni 1500 baiti, kuid kui välja pikkus on alla 46 baiti, kasutatakse lisavälja N– “Padding”, millega raam on polsterdatud minimaalse lubatud väärtuseni 46 baiti, kui andmeväli on väiksem kui 46 baiti.
Seega jääb kaadri pikkus vahemikku 64 kuni 1518 baiti, arvestamata preambulit ja kaadri märgi algust. Oluline omadus IEEE 802.3 standard on rakendusprotsessi võime edastada alla 46 baidi pikkuseid andmeid, kuna raam laieneb automaatselt õige suurus tühjad tähemärgid väljale "Täide". IN Etherneti standard II selliseid olukordi peetakse ekslikeks.
802.3/LLC raam (802.3/802.2 kaader)
802.3/LLC (802.3/802.2) raam sisaldab samu välju mis Raw 802.3 (joonis 3.23). Ainus erinevus seisneb selles, et andmeväljale sisestatakse LLC loogilise ühenduse juhtimise alamkihi pakett (ilma piirilippudeta), mis sisaldab päisena kolme ühebaidist välja:
· DSAP(Sihtteenuse pääsupunkt) – pääsupunkt adressaadi teenustele(1 bait) määrab kaadri saaja ülemise (võrgu) taseme protokolli tüübi;
· SSAP(allikateenuse pääsupunkt) – lähteteenuse pääsupunkt(1 bait) määrab kaadriallika ülemise (võrgu)kihi protokolli tüübi;
· U– juhtimine(1 või 2 baiti) – sisaldab teavet ühe kolmest LLC alamkihi pakutavast teenusest haldamiseks;
Väljad DSAP, SSAP Ja U vormi LLC paketi päis.
Kuna LLC paketi juhtväli on 1 (LLC1 režiimis) või 2 baiti (LLC2 režiimis) pikk, vähendatakse andmevälja maksimaalset suurust vastavalt 1497 või 1496 baidini.
Etherneti SNAP-raam
Etherneti SNAP (SubNetwork Access Protocol) raam on loodud kaadrivormingute ja protokollitüüpide kodeeringu mitmekesisuse kõrvaldamiseks, mille sõnumid on manustatud Etherneti kaadrite andmeväljale.
SNAP-raami struktuur on 802.3/LLC raamistruktuuri edasiarendus, mis sisaldab täiendavat SNAP-protokolli päis, mis asub LLC paketi päise taga ja sisaldab kahte välja:
· organisatsiooni identifikaator(3 baiti) sisaldab väljal “tüüp” määratud protokollikoode kontrolliva organisatsiooni identifikaatorit (LAN-i protokollikoode kontrollib IEEE, mille organisatsiooni identifikaator on 000000; kui tulevikus on vaja muid protokollikoode , siis piisab, kui määrata muu organisatsiooni identifikaator , mis määrab need koodid vanu koodiväärtusi muutmata);
· tüüp(2 baiti) - koosneb 2 baidist ja vastab Ethernet II kaadri väljale "Tüüp", see tähendab, et see kasutab kõrgemate protokollikoodide samu väärtusi võrku tasemel.
Samal ajal on Etherneti SNAP-kaadri LLC-paketi päise kolmel väljal väga spetsiifiline tähendus:
· DSAP
· SSAP(1 bait) sisaldab alati AA16 ja näitab, et kaader on vormingus Etherneti tüüp KLÕPS;
· kontroll(1 bait) sisaldab numbrit 0316.
Algoritm kaadri tüübi määramiseks
Peaaegu kõik Etherneti võrguadapterid saavad hakkama kõigi nelja tüüpi kaadritega, tuvastades need automaatselt.
Kuna protokolli tüübi kodeerimiseks määrab kahebaidine väli Tüüp/Pikkus väärtused, mis on suuremad kui andmevälja maksimaalne pikkus 1500 või kuueteistkümnendsüsteem radix 05DC16, Ethernet II kaadreid saab selle välja väärtuse järgi teistest kaadritüüpidest hõlpsasti eristada. Seejärel kontrollib see LLC-väljade olemasolu või puudumist, mis võivad puududa ainult siis, kui pikkuseväljale järgneb IPX-paketi päis, nimelt 2-baidine väli, mis on täidetud väljadega. Seejärel kontrollitakse DSAP- ja SSAP-väljade väärtusi: kui need on võrdsed AA16-ga, on see Etherneti SNAP-kaader, vastasel juhul on see 802.3/LLC-raam.
CSMA/CD protokoll
Bitiintervall on intervall, mis vastab ühe biti edastamisele, st see on aeg kahe järjestikuse biti ilmumise vahel.
Kuna CSMA/CD protokolli kasutatakse Etherneti LAN Koos läbilaskevõimed 10 Mbit/s, 100 Mbit/s ja 1 Gbit/s andmeedastuskandjad, võimaldab bitiintervalli mõiste kasutamine üldistada CSMA/CD protokolli kirjeldust kõigi nende võrkude jaoks.
Andmete edastamisel Vastavalt CSMA/CD protokollile teostavad jaamad järgmised sammud.
1. Kuulamine enne ülekande algust.
2. Viivitus saateid, kui kanal on hõivatud.
3. Edastamise algus kaader, kui kanal on vaba.
4. Kaadri edastamine ja kokkupõrke kuulamine..
Kui toimub kokkupõrge, kuid teised jaamad pole seda veel tuvastanud, võivad nad proovida edastust alustada. Nende jaamade raamid satuvad seejärel uude kokkupõrkesse. Selle olukorra vältimiseks hakkavad kokkupõrkes osalenud jaamad edastama ummiku signaal et kõik teised segmendi jaamad saaksid kontrollida, kas liin on hõivatud. Ummikute signaal – kutsutakse spetsiaalset 32-bitist jada moosi jada. Kokkupõrkesse sattunud jaamad suurendavad oma edastuskatsete loendurid. Jaam usub, et see haldab segmenti kaabel, kui see on juba edastatud rohkem kui 64 baiti. Kutsutakse kokkupõrget, mis toimub kaadriga, mis on pikem kui 64 baiti hiline kokkupõrge , mis tavaliselt viitab valele paigaldamisele kaablisüsteem, näiteks et mõni segment võib olla pikem kui spetsifikatsioonis määratud seda tüüpi kaablisüsteem.
5. Ootus enne taasedastamist.
6. Taasedastus või töö lõpetamine.
Andmete vastuvõtmisel Võrgus asuv jaam peab tegema järgmised toimingud.
1. Sissetulevate kaadrite vaatamine andmete ja fragmentide tuvastamine.
2. Aadressi kinnitamine saaja.
3. Raami terviklikkuse kontroll andmeid.
Kanali kaudu edastamise ajal moonutatud või saatejaamas valesti moodustatud kaadrite töötlemise vältimiseks peab vastuvõtujaam kontrollima:
· raami pikkus: kui kaader on pikem kui 1518 baiti, loetakse see ületäitunuks; ülerahvastatud kaadrid võivad tuleneda riketest võrgudraiver;
· kaadri kontrollimise jada tsüklilise koondamise koodi kasutamine;
· kui kontrolljärjestus on vale, siis seda kontrollitakse raami joondamine: kõik kaadrid peavad sisaldama täisarvu baite (nt mitte 122,5 baiti).
Kui kaadri kontrolljada on vale, kuid kaader sisaldab täisarvu baite (õigesti joondatud), loetakse, et kontrolljärjestuse viga on ilmnenud.
Seega peab vastuvõtva jaama kaadri kontrollimine kindlaks tegema:
· kas kaader on fragment;
Kas selle pikkus on liiga pikk?
· kas selle juhtimisjärjekord on vale;
· Kas see on õigesti joondatud?
Kui mõni kontroll ebaõnnestub, raam hävitatakse
ja selle sisu ei edastata töötlemiseks võrgukihi protokolli.
4. Raami töötlemine.
Mitmesegmendilised Etherneti kohtvõrgud. LAN korrektsuse tingimus. Kahekordse pöördeaja (PDV) arvutamine. Kaadritevahelise intervalli (PVV) vähenemise arvutamine. Etherneti LAN jõudlusnäitajate arvutamine. Etherneti LAN-i eelised ja puudused.
Etherneti LAN saab kombineerida selle alusel ehitatud segmente erinevad tüübid kaablid: paksud või õhukesed koaksiaalkaabel, keerdpaar, fiiberoptiline kaabel. Sel juhul võib võrgu segmentide arv ületada eelnevalt määratud väärtust 5 vastavalt reeglile “5-4-3”, et erineva füüsilise olemusega segmentidest koosnev Etherneti võrk töötaks õigesti, neli põhitingimused peavad olema täidetud:
· jaamade arv võrgus ei ületa 1024;
· maksimaalne pikkus iga segment ei ole suurem kui suurus,
määratletud vastavas füüsilise kihi standardis (500 m ja
185 m – vastavalt paksule ja peenele koaksiaalkaablile;
100 m – varjestamata keerdpaaridele; 2000 m – eest fiiberoptiline kaabel);
· kahekordne signaali pöördeaeg (Path Delay Value, PDV) kahe kõige vahel kauge sõber võrgujaamade vahel mitte rohkem kui 575 biti intervalliga;
· kaadritevahelise intervalli (Path Variability Value, PVV) vähendamine, kui kaadrite jada läbib kõiki repiitereid, ei tohiks ületada 49-bitist intervalli. Alates kaadrite saatmisest lõppsõlmed Esitage 96-bitiste intervallidega esialgne kaadritevaheline kaugus, siis pärast repiiterite läbimist ei tohi see olla väiksem kui 96–49 = 47-bitine intervall.
Nende nõuete täitmine tagab võrgu korrektse töö ka juhtudel, kui konfiguratsioonireeglid, mis määratlevad maksimaalne summa repiiterid ja võrgu kogupikkus 2500 m.
LAN korrektsuse tingimus
Sest õige toimimine Etherneti võrk peab tagama, et jaamad suudavad kaadri edastamise ajal kokkupõrke alati tuvastada. Kui jaam lõpetab edastuskandjal kuulamise enne kokkupõrget, läheb edastatud kaader kaotsi. Seetõttu peab saatejaam tuvastama tema edastatud kaadri põhjustatud kokkupõrke isegi enne, kui ta selle kaadri edastamise lõpetab. Kuna kõik võrgujaamad kuulavad kanalit enne edastuse algust, võib kaadrite edastamisel üksteisest kõige kaugemal asuvate võrgujaamade vahel halvimal juhul tekkida kokkupõrge.
Etherneti tehnoloogiastandard, mida on kirjeldatud 802.3-s, kirjeldab ühe MAC-kihi kaadrivormingut. Kuna MAC-kihi kaader peab sisaldama dokumendis 802.2 kirjeldatud LLC-kihi raami, saab IEEE standardite kohaselt kasutada Etherneti võrgus ainult ühte lingikihi kaadri versiooni, mis on moodustatud MAC ja LLC alamkihtide päiste kombinatsioonist.
Kuid praktikas kasutavad Etherneti võrgud andmesidekihis 4 tüüpi päiseid. Selle põhjuseks on Etherneti tehnoloogia pika arengu ajalugu enne IEEE 802 standardite vastuvõtmist, kui LLC alamkihti ei eraldatud üldprotokollist ja vastavalt LLC päist ei kasutatud.
Kolmest ettevõttest, Digital, Intel ja Xerox, koosnev konsortsium esitas 1980. aastal 802.3 komiteele Etherneti standardi patenteeritud versiooni, kuid 802.3 komitee võttis vastu standardi, mis erines mõne üksikasja poolest DIXi ettepanekust. Erinevused puudutasid ka kaadrivormingut, mistõttu tekkis Etherneti võrgus kahte erinevat tüüpi kaadrit.
Teine kaadrivorming tekkis Novelli jõupingutuste tulemusena kiirendada Etherneti võrkude protokollivirnu.
Lõpuks oli neljas kaadrivorming 802.2 komitee jõupingutuste tulemus viia varasemad kaadrivormingud mõnele ühisele standardile.
Tänapäeval saavad peaaegu kõik võrguadapterid, võrguadapteri draiverid, sillad/lülitid ja ruuterid töötada kõigi praktikas kasutatavate Etherneti tehnoloogia kaadrivormingutega ning kaadritüübi tuvastamine toimub automaatselt.
Allpool on kirjeldatud kõiki nelja Etherneti kaadri päise modifikatsiooni (siin tähendab raam kogu andmelingikihiga seotud väljade komplekti, st MAC- ja LLC-kihtide välju):
802.3/LLC raam (802.3/802.2 raam või Novell 802.2 raam)
Raw 802.3 kaader (või Novell 802.3 kaader)
Etherneti DIX raam (või Ethernet II raam)
Etherneti SNAP-raam
Nende nelja tüüpi Etherneti kaadrite vormingud on näidatud joonisel 6.2.
Joonis 6. 2. Etherneti kaadrivormingud.
Riis. 14.3. Etherneti kaadrivormingud.
802.3/llc raam
802.3/LLC kaadripäis on IEEE802.3 ja 802.2 standardites määratletud kaadri päise väljade kombineerimise tulemus.
802.3 standard määratleb kaheksa päisevälja:
Preambula väli ( Preambula ) sisaldab seitse baiti kella andmeid. Iga bait sisaldab sama bittide jada - 10101010 . Manchesteri kodeerimisega esindab seda kombinatsiooni füüsilises keskkonnas perioodiline lainesignaal sagedusega 5 MHz.
Käivitage kaadripiiraja (Alusta- kohta- raami- piiritleja, SFD) koosneb ühest baidist bittide komplektiga 10101011 . Selle bitimustri ilmumine näitab, et järgmine bait on kaadri päise esimene bait.
Aadress kohtumised (Sihtkoha aadress, DA) - 6 baiti. Kõrge baidi esimene bitt sihtkoha aadress on märk oh see on üksikisiku või rühma aadress. Kui 0 , siis aadress on individuaalne ( unicast ), ja kui 1 , see on rühma aadress ( multisaade ). Võrgurühma aadress võib olla mõeldud kõigile võrgusõlmedele või teatud võrgusõlmede rühmale. Kui aadress koosneb kõigist ühikutest, see tähendab, et sellel on kuueteistkümnendsüsteem 0* FFFFFFFFFFFF, siis see on mõeldud kõik sõlmed võrku kutsutakse saateaadress ( saade ) . Muudel juhtudel seostatakse grupiaadress ainult nende sõlmedega, mis on konfigureeritud (näiteks käsitsi) rühma liikmeteks, mille number on grupiaadressis määratud. Kõrge baidi teine bitt määrab aadressid aadressi määramise meetod - tsentraliseeritud või kohalik. Kui see bitt on võrdne 0 (mis juhtub peaaegu alati standardsetes Etherneti seadmetes), siis tsentraalselt määratud aadress IEEE komitee abiga. IEEE komitee levitab nn organisatsiooniliselt ainulaadsed identifikaatorid (OrganisatsiooniliseltAinulaadneIdentifikaator, OUI) . See identifikaator sisestatakse aadressi 3 kõige olulisemat baiti ( näiteks identifikaator 000081 identifitseerib ettevõtte Bay Networks ) .Seadme tootja vastutab aadressi alumise 3 baidi kordumatuse eest.Kakskümmend neli bitti, mis on eraldatud tootjale tema toodete liideste käsitlemiseks, lubavad väljalaskmist 16 miljonit liidest ühe organisatsiooni ID all. Tsentraalselt jaotatud aadresside ainulaadsus kehtib kõigi suuremate kohtvõrgu tehnoloogiate puhul – Ethernet, TokenRing, FDDI jne.
Tähelepanu: IEEE Etherneti standardites on baidi kõige vähem oluline bitt kujutatud kõige vasakpoolsemas väljas ja kõige olulisem bitt kõige parempoolsemas asendis. See on mittestandardne viis bittide järjekorra kuvamiseks baitides vastavalt bittide edastamise järjekorrale sideliinil Etherneti saatja poolt.
Allika aadress ( Allikas Aadress , S.A. ) - 6-baidine väli, mis sisaldab jaama aadressi - kaadri saatja. Esimese biti väärtus on alati 0.
Pikkus (Pikkus, L ) . Topeltbait pikkuse väli määrab kaadris oleva andmevälja pikkuse.
802.3 raam on MAC alamkihi raam vastavalt 802.2 standardile V tema LLC alamkihi raami manustatud andmevälieemaldatud kaadri alguse ja lõpu lipud
DSAP saaja teenuse juurdepääsuaadress ( Sihtkoht Teenindus Juurdepääs Punkt ) -1 bait.
SSAP aadress juurdepääs teenuseid saatja (Allikas teenuse pääsupunkt) - 1 bait.
Kontroll kontrollväli – 1 bait LLC1 režiimis ja 2 bait LLC2 režiimis.
9. Andmeväli ( Andmed ) võib sisaldada 0 kuni 1500 baiti. Kui aga välja pikkus on alla 46 baiti, kasutatakse täitevälja (Polsterdus) kaadri polsterdamiseks minimaalse lubatud väärtuseni 46 baiti. Kuna LLC-kaadri päise pikkus on 3 (LLC1-režiimis) või 4 baiti (LLC2-režiimis), vähendatakse andmevälja maksimaalset suurust 1497 (1796) baidini.
10. Kontrollsumma väli ( raami Kontrollima Järjestus , FCS ) - 4 baiti, mis sisaldavad väärtust, mis arvutatakse konkreetse CRC-32 algoritmi abil.
