Kao iu proizvodnji, osoblje u Ethernet mreže odluči sve. Oni služe kao spremnik za sve pakete visoke razine, pa da bi se razumjeli, pošiljatelj i primatelj moraju koristiti istu vrstu Ethernet okvira. Srećom (ili nažalost), okviri mogu biti u samo četiri različita formata, a također se međusobno ne razlikuju mnogo. Štoviše, postoje samo dva osnovna okvirna formata (u engleskoj terminologiji nazivaju se “raw formats”) - Ethernet_II i Ethernet_802.3, a razlikuju se po namjeni samo jednog polja.

Moderno računalne mreže heterogene su prirode i često se koriste mrežni protokoli trećeg sloja različiti tipovi Ethernet okviri. Dakle, u starijim verzijama Novell's NetWare 3.x, zadani osnovni format je Ethernet_802.3, a ne 802.2 ili SNAP, kako je predviđeno IEEE standardima, i nitko drugi ne koristi ovaj format. S izdanjem NetWare 4.x, IPX/SPX protokoli prema zadanim postavkama koriste standardne Ethernet_802.2 okvire, a s planiranim prijelazom IntranetWarea na TCP/IP protokole, ovaj mrežni OS će vjerojatno prema zadanim postavkama raditi s Ethernet_SNAP okvirima, budući da ovo je format koji se koristi u najnovije implementacije TCP/IP. Općenito govoreći, paketi IPX/SPX protokola mogu se prenositi korištenjem bilo koje vrste okvira, tako da - i budući da vrstu Ethernet_802.3 koristi isključivo Novell - u ovoj lekciji promatrat ćemo Ethernet okvire prvenstveno sa stajališta NetWare mreža .

ETHERNET II

Iako 802.3 standard obično nazivamo imenom Ethernet, to nije sasvim točno, budući da je potonji naziv zaštitni znak Xeroxa, Intela i Digitala, čija je tehnologija poslužila kao prototip za ovaj vrlo popularni standard. Ethernet_II format odgovara izvornom formatu Ethernet okvira i ima sljedeći oblik.

Kao i svaki okvir, Ethernet_II počinje sa sedmobajtnom preambulom koja se sastoji od naizmjeničnih jedinica i nula, i jednobajtnim početnim razdjelnikom okvira u kojem su dva najmanje značajna bita 112, a ne 102, kao ostatak preambule i bitova razdjelnika. . Međutim, da budemo precizniji, u Ethernet_II preambula nije podijeljena na samu preambulu i početni graničnik okvira - i to je jedna od razlika između Etherneta i IEEE 802.3, iako vrlo beznačajna, moglo bi se reći, školska, pogotovo jer vrlo često se preambula općenito smatra dijelom fizičkog mehanizma za sinkronizaciju odašiljačke i prijamne strane, a ne dijelom okvira (dakle, na slikama nećemo označavati preambulu i početni graničnik).

Samo zaglavlje okvira sastoji se od polja odredišne ​​adrese od šest bajta, polja izvorne adrese od šest bajta i polja tipa okvira od dva bajta (vidi sliku 1). Kako se svaki bajt adrese odašilje, najprije se odašilju najmanje značajni bitovi (najudaljeniji udesno). U adresi primatelja, prvi preneseni bit (bit 0 bajta 0) označava vrstu adrese - normalnu ili grupnu. Dakle, neparan prvi bajt odredišne ​​adrese znači da je okvir namijenjen skupini stanica. Vrsta multicast prijenosa je broadcast prijenos. U ovom slučaju, svi bitovi adrese primatelja postavljeni su na 1.

Slika 1.

Osnovni Ethernet II i IEEE 802.3 paketi imaju istu strukturu. Njihova razlika je u namjeni 13. i 14. bajta: polja vrste protokola i duljine okvira. Dijeljenje različiti formati okvira u istom Ethernet segmentu mogući su zbog činjenice da je tip protokola karakteriziran brojem većim od 0x05FE.

Međutim, polje za adresu pošiljatelja mora sadržavati adresu određene polazne stanice.

U slučaju uobičajenih adresa, prva tri bajta identificiraju proizvođača mrežne kartice, a zadnja tri bajta su jedinstveni broj određena ploča. Stoga su prva tri bajta adrese popularnih mrežnih kartica koje proizvodi 3Com izražena kao sljedeći broj - 02608S u heksadecimalni sustav radix (u daljnjem tekstu koristit ćemo zapis 0x za označavanje brojeva u heksadecimalnom sustavu zapisa, tj. 3Com identifikator će izgledati kao 0x02608C). Adresa primatelja naziva se i fizička ili MAC adresa.

Općenito govoreći, odredišna adresa identificira neposrednog primatelja, a ne konačnog primatelja, kao što je usmjerivač na Ethernet mreži. Konačni primatelj identificira se pomoću protokola visoke razine. U slučaju TCP/IP-a, ovo je IP adresa stanice i TCP ili UDP port procesa na ovoj stanici.

Polje tipa protokola identificira protokol visoke razine, kao što je IP, AppleTalk itd., za koji je okvir spremnik paketa. U nastavku pružamo vrijednosti polja vrste protokola za neke uobičajene mrežni protokoli:

Internetski protokol (IP) - 0x0800; Protokol razlučivanja adresa (ARP) - 0x0806; AppleTalk - 0x809B; Xerox Mrežni sustav(XNS) - 0x0600; NetWare IPX/SPX - 0x8137.

Sljedeće polje okvira zapravo služi za prijenos korisnih informacija (na razini okvira korisni teret nazivamo servisnim informacijama protokola visoke razine, kao što je zaglavlje paketa itd.).

Za razliku od uslužnih polja, podatkovno polje ima promjenjive duljine, a ne može biti kraći od 46 bajtova ni dulji od 1500 bajtova. Dakle, ukupna duljina okvira isključujući preambulu i početni graničnik okvira kreće se od 64 do 1518 bajtova. U slučaju kada je stvarni volumen prenesenih podataka manji od 46 bajtova (na primjer, za emulaciju terminala, često se prenosi samo jedan znak unesen s tipkovnice), podatkovno polje je dopunjeno do minimalne veličine pomoću rezerviranog mjesta. Bajt za punjenje može se umetnuti čak i ako je količina podataka koji se prenose veća od 46 bajtova. Novell predlaže da ako postoji neparan broj bajtova, upravljački program mrežne kartice dodaje još jedan. To je učinjeno jer neki stariji usmjerivači ne razumiju okvire neparne duljine.

Posljednje polje u okviru je četverobajtno polje Frame Check Sequence (FCS). Vrijednost ovog polja izračunava se iz sadržaja zaglavlja i podataka (uključujući ispunu, ali isključujući preambulu i graničnik) pomoću 32-bitnog cikličkog redundantnog koda (CRC-32) pomoću sljedeće formule (u binarni sustav notacija):

provjeri niz = MOD(podaci/polinom)

U Ethernetu, generirajući polinom je polinom x 32 +x 26 +x 23 +x 23 +x 22 +x 16 +x 12 +x 11 +x 10 +x 8 +x 7 +x 5 +x 4 +x 2 +x+ 1. Ovaj kod omogućuje otkrivanje 99,999999977% svih pogrešaka u porukama duljine do 64 bajta! Dakle, vjerojatnost da će prijemna stanica percipirati oštećeni okvir kao netaknut je praktički nula.

Nakon primitka okvira, prijemna stanica ponovno izračunava slijed provjere i uspoređuje rezultirajući rezultat sa sadržajem FCS polja. Ako postoji neslaganje, paket se smatra oštećenim i zanemaruje se.

OSNOVNI 802.3 FRAME FORMAT

Format okvira definiran specifikacijom 802.3 gotovo je identičan svom prethodniku osim što polje tipa protokola ima značenje duljine okvira. Na prvi pogled, ovo će dovesti do zabune kada se Ethernet_II i Ethernet_802.3 okviri prenose između stanica na istom segmentu. Međutim, u praksi te okvire nije teško međusobno razlikovati. Kao što smo već rekli, duljina podatkovnog polja ne prelazi 1500 bajtova, stoga je, u skladu s prihvaćenim konvencijama, vrsta protokola visoke razine postavljena na više od 0x05FE (1518 u heksadecimalnom zapisu - puna duljina okvira), budući da polje od dva bajta može uzeti 65 536 različitih vrijednosti. Dakle, ako je vrijednost polja između izvorne adrese i podataka manja ili jednaka 1518, tada je to okvir 802.3, inače je to okvir Ethernet_II.

Još jedna mala razlika između Etherneta i 802.3 je klasifikacija multicast adresa. Za razliku od Etherneta, specifikacija 802.3 dijeli multicast adrese na one s globalnim i lokalnim značenjem. Međutim, ova se podjela rijetko koristi u praksi. (Govorili smo o trećoj manjoj razlici - u preambuli - gore.)

U skladu s referentni model OSI, svaki blok podataka protokola sadrži (inkapsulira) pakete viših protokola svog stoga. Protokol 802.3 opisuje metodu srednjeg pristupa - niži podsloj sloja podatkovne veze, za koji je gornji protokol logički protokol

kontrola kanala (Logical Link Control, LLC) - gornji podsloj sloja veze. Stoga standard zahtijeva da podatkovno polje sadrži LLC zaglavlje. U prvim verzijama NetWarea, Novell je ignorirao ovo zaglavlje i počeo postavljati IPX/SPX pakete izravno nakon polja duljine okvira, a podatkovno polje je počinjalo na isti način kao normalno IPX zaglavlje, s dva bajta koja se sastoje od jedinica (broj 0xFFFF) . Drugim riječima, Novell je jednostavno koristio okvire kao spremnik.

U principu, korištenje osnovnog formata okvira 802.3 bez nadopterećenja sloja gornje veze omogućuje Novellu da smanji neke od svojih nadopterećenja po okviru. Međutim, dobitak je mali, au heterogenom okruženju korištenje nestandardnog formata dovodi do gubitka, budući da usmjerivač ili Mrežna kartica prisiljen provjeriti dodatna polja za određivanje vrste paketa. To je bio jedan od motiva zašto je Novell, počevši od verzije 4.0, prešao na zadanu standardni format Ethernet_802.2. Drugi je razlog bio taj što je korištenje osnovnih okvira Ethernet_802.3 onemogućilo korištenje sigurnosnih opcija kao što je potpisivanje paketa, zbog činjenice da kontrolni zbroj paket je fiksiran na 0xFFFF kako bi se okvir Ethernet_802.3 mogao razlikovati od ostalih tipova okvira.

DVA STANDARDNA FORMATA

IEEE specifikacije daju samo dva standardna formata - 802.2 i 802.2 SNAP, pri čemu je drugi prirodno proširenje prvog. Kao što je već spomenuto, standardni okvir mora sadržavati servisne informacije polja podataka za kontrolu logičkog kanala, naime jednobajtno polje servisne pristupne točke za primatelja (Destination Service Access Point, DSAP), jednobajtno polje servisna pristupna točka za pošiljatelja (Source Service Access Point, SSAP) i jednobajtno kontrolno polje (vidi sliku 2). IEEE dodjeljuje brojeve Service Access Point (SAP) i dodijelio je sljedeće brojeve:

Polja DSAP i SSAP služe za identifikaciju temeljnog protokola i u pravilu sadrže istu vrijednost. Kontrolno polje je obično postavljeno na 0x03 (prema LLC protokolu to znači da je veza uključena razina veze nije instalirano).

Protokol za pristup podmreži Pristupni protokol, SNAP) dizajniran je za povećanje broja podržanih protokola, budući da SAP jednobajtna polja mogu podržati maksimalno 256 protokola. Ethernet_SNAP format pruža dodatno polje od pet bajtova za identifikaciju protokola (PI) unutar podatkovnog polja, a vrijednosti posljednja dva bajta ovog polja iste su kao vrijednosti polja protokola u Ethernet_II ako okviri sadrže pakete istog protokola visoke razine, na primjer jednaki su 0x8137 za NetWare.

ALGORITAM ZA ODREĐIVANJE FORMATA OKVIRA

Nije teško razlikovati jedan format Ethernet okvira od drugog, a to se može učiniti pomoću sljedećeg jednostavan algoritam(vidi sliku 3). Upravljački program prvo mora provjeriti vrijednost polja vrste protokola/duljine okvira (13. i 14. bajt u zaglavlju). Ako je tamo zapisana vrijednost veća od 0x05FE (maksimalna moguća duljina okvira), tada je to okvir Ethernet_II.

(1x1)

Slika 3.

Da biste odredili vrstu Ethernet okvira, prvo trebate provjeriti vrijednost polja nakon adrese izvora, a zatim prva dva bajta podatkovnog polja.

Ako nije, trebali biste nastaviti s provjerom. Ako su prva dva bajta 0xFFFF, onda je ovo Ethernet_802.3 format za NetWare 3.x. Inače, to je standardni format okvira 802.2 i samo moramo otkriti koji je od ta dva normalan (Ethernet_802.2) ili prošireni (Ether-net_SNAP). U slučaju Ethernet_SNAP-a, vrijednost prvog, kao i drugog bajta u podatkovnom polju je 0xAA. (Vrijednost trećeg bajta je 0x03, ali to nema potrebe provjeravati.)

IZA SCENE

Različiti protokoli koriste različite formate okvira (vidi tablicu 1). Međutim, broj potonjih nije tako velik i nije ih teško razlikovati jedne od drugih. Osim toga, TCP/IP protokol zauzima dominantnu poziciju ne samo u globalnim mrežama, već iu lokalnim mrežama, pa je čak i Novell odlučio napustiti svoj IPX/SPX protokol u korist TCP/IP-a u sljedećoj verziji NetWarea. To znači da u većini slučajeva mrežni administrator neće morati brinuti o tome koji se format Ethernet okvira koristi. Međutim, kao što iskustvo pokazuje, naslijeđene tehnologije žive prilično dugo, tako da poznavanje formata okvira može biti od praktičnog, ali i teorijskog interesa.

TABLICA 1 - PROTOKOLI I RELEVANTNE VRSTE OKVIRA

Mrežne tehnologije

Članak se pokazao prilično opsežnim, teme o kojima se raspravljalo bile su Ethenet formati okvira, ograničenja veličine L3 Payloada, evolucija veličina Ethernet zaglavlja, Jumbo Frame, Baby-Giant i mnoge druge stvari dotaknute su usput. Već ste naišli na neke od njih u preglednoj literaturi o podatkovnim mrežama, ali definitivno niste naišli na mnoge od njih ako niste temeljito istražili.

Počnimo gledajući formate zaglavlja Ethernet okvira u redu čekanja njihova rođenja.

Ethernet formati okvira.

1) Ethernet II

Riža. 1

Preambula– niz bitova koji zapravo nije dio ETH zaglavlja, definirajući početak Ethernet okvira.

DA (odredišna adresa) – Mac adresa odredište, može biti unicast, multicast, broadcast.

SA (izvorna adresa)– MAC adresa pošiljatelja. Uvijek jednosmjerno.

E-TYPE (EtherType)– Identificira L3 protokol (na primjer, 0x0800 – Ipv4, 0x86DD – IPv6, 0x8100 – označava da je okvir označen 802.1q zaglavljem, itd. Popis svih EtherTypes – standards.ieee.org/develop/regauth/ethertype/ eth.txt)

nosivost– L3 veličina paketa od 46 do 1500 bajtova

FCS (sekvence za provjeru okvira)– CRC vrijednost od 4 bajta koja se koristi za otkrivanje pogrešaka u prijenosu. Izračunava pošiljatelj i stavlja u FCS polje. Primatelj računa dana vrijednost samostalno i uspoređuje s primljenim.

Ovaj format nastao je u suradnji 3 tvrtke - DEC, Intel i Xerox. U tom smislu, standard se također naziva DIX Ethernet standard. Ova verzija standard objavljen je 1982. (prva verzija, Ehernet I, objavljena je 1980. Razlike u verzijama su male, format u cjelini ostaje nepromijenjen). Godine 1997 godina ovaj standard IEEE je dodan standardu 802.3 i ovaj trenutak, velika većina paketa na Ethernet mrežama enkapsulirana je prema ovom standardu.

2) Ethernet_802.3/802.2 (802.3 s LLC zaglavljem)

Riža. 2

Kao što razumijete, IEEE odbor nije mogao mirno gledati kako im moć, novac i žene doslovno klize kroz ruke. Stoga, zauzet gorućim problemima, za standardizaciju Ethernet tehnologije započeli s određenim zakašnjenjem (1980. su krenuli s poslom, 1983. dali su svijetu nacrt, a 1985. sam standard), ali s velikim entuzijazmom. Proglašavajući inovacije i optimizaciju svojim temeljnim načelima, odbor je objavio sljedeći format okvir koji možete vidjeti na slici 2.

Prije svega, obraćamo pozornost na činjenicu da je „nepotrebno“ polje E-TYPE pretvoreno u polje Length, koje je označavalo broj bajtova iza ovog polja, a prije polja FCS. Sada je već na drugoj razini OSI sustava bilo moguće razumjeti tko je imao duži. Život je postao bolji. Život je postao zabavniji.

No, bio je potreban pokazivač na vrstu protokola sloja 3, a IEEE je svijetu dao sljedeću inovaciju - dva polja od po 1 bajta - Source Service Access Point ( SSAP) i pristupna točka odredišne ​​usluge ( DSAP). Cilj je isti - identificirati viši protokol, ali što je implementacija! Sada, zahvaljujući prisutnosti dvaju polja unutar jedne sesije, paket se može prenositi između različitih protokola ili se isti protokol može različito pozvati na dva kraja iste sesije. A? Kako je to? Gdje je tvoje Skolkovo?

Napomena: ovo je od male koristi u stvarnom životu i vrijednosti SSAP/DSAP obično se podudaraju. Na primjer, SAP za IP je 6, za STP - 42 (cijeli popis vrijednosti - standards.ieee.org/develop/regauth/llc/public.html)

Ne dajući sebi pauzu, IEEE je rezervirao po 1 bit u SSAP i DSAP. U SSAP-u određivanjem naredbe ili paketa odgovora, u DSAP-u određivanjem grupne ili pojedinačne adrese (vidi sliku 6). Ove stvari nisu bile raširene u Ethernet mrežama, ali je broj bitova u SAP poljima smanjen na 7, što je ostavilo samo 128 mogući brojevi prema uputama višeg protokola. Prisjetimo se ove činjenice; vratit ćemo joj se kasnije.

Bilo je već teško zaustaviti se u svojoj želji da učinim najbolji format okvir na zemlji, a polje od 1 bajta pojavljuje se u IEEE formatu okvira Kontrolirati. Odgovoran, ni puno, ni malo, za vezu bez veze ili vezu usmjerenu na vezu!

Nakon što su izdahnuli i ispitali svoju zamisao, IEEE je odlučio uzeti pauzu.

Komentar: Dotična 3 polja su DSAP, SNAP i Control i LLC zaglavlje.

3) "Sirovo" 802.3

Riža. 3

Ovaj "substandard" donio je svijetu Novell. Bile su divlje 80-e, svatko je preživljavao kako je mogao, a ni Novell nije bio iznimka. Dobivši standardnu ​​specifikaciju 802.3/802.2 tijekom razvojnog procesa i jednim pokretom ruke izbacivši LLC zaglavlje, Novell je dobio sasvim dobar format okvira (s mogućnošću mjerenja duljine na drugoj razini!), ali s jedan značajan nedostatak - nedostatak mogućnosti određivanja višeg protokola. No, kao što ste mogli pretpostaviti, dečki koji su tamo radili nisu bili glupi, te su zdravorazumski došli do rješenja - "pretvorimo naše nedostatke u vlastite prednosti", i ograničili ovaj format okvira isključivo na IPX protokol. , koju su i sami podržavali. I ideja je bila dobra, i plan strateški ispravan, ali, kako je povijest pokazala, nije uspio.

4) 802.3 sa SNAP zaglavljem.

Kako je vrijeme prolazilo. Odbor IEEE shvatio je da brojevi protokola i novac ponestaju. Zahvalni korisnici bombardirali su urednike pismima, gdje je LLC zaglavlje od 3 bajta stavljeno u rang s tako velikim inovacijama čovječanstva kao što je opremanje psa petom nogom ili rukavom koji se može koristiti za optimizaciju ženske anatomije. Bilo je nemoguće više čekati; došlo je vrijeme da se ponovno oglasimo svijetu.

Riža. 4

A kako bi pomogao onima koji pate od nedostatka brojeva protokola (moglo bi ih biti ukupno 128 - spomenuli smo), IEEE uvodi novi standard okvira Ethernet SNAP (slika 4). Glavna inovacija je dodavanje 5-bajtnog polja Protokola za pristup podmreži (SNAP), koje se pak sastoji od dva dijela - 3-bajtnog polja organizacijskog jedinstvenog identifikatora (OUI) i 2-bajtnog ID-a protokola (PID) - sl. . 5.

Riža. 5

OUI ili šifra dobavljača – omogućuje vam identifikaciju vlasničkih protokola navođenjem dobavljača. Na primjer, ako uhvatite PVST+ paket s WireSharkom, vidjet ćete kod 0x00000c u OUI polju, što je identifikator Cisco Systems (Slika 6).

Riža. 6

Komentar: Već sada je prilično lako naići na paket enkapsuliran u 802.3 SNAP format okvira - sve su to protokoli STP obitelji, CDP, VTP, DTP protokoli.

PID polje je u biti isto EtherType polje iz DIX Ethernet II - 2 bajta označavaju protokol više razine. Budući da su prethodno za ovo korištena polja DSAP i SSAP zaglavlja LLC, kako bi se naznačilo da se tip višeg protokola treba pogledati u polju SNAP, polja DSAP i SSAP imaju fiksnu vrijednost 0xAA (također se vidi u sl. 6)

Komentar: Kada koristite LLC/SNAP format okvira za prijenos IP paketa, IP MTU se smanjuje sa 1500 na 1497 odnosno 1492 bajta.

Što se naslova u formatu okvira tiče, to je u biti to. Želio bih vam skrenuti pozornost na još jednu točku u formatu okvira - veličinu nosivosti. Odakle dolazi ovaj raspon - od 46 do 1500 bajtova?

L3 veličina nosivosti.

Vjerojatno svatko tko je uopće pročitao prvi CCNA kurikulum zna odakle dolazi donja granica. Ovo ograničenje je posljedica ograničenja veličine okvira od 64 bajta (64 bajta - 14 bajta L2 zaglavlje - 4 bajta FCS = 46 bajtova) nametnutog metodom CSMA/CD - potrebno je vrijeme potrebno za prijenos 64 bajta putem mrežnog sučelja i dovoljan za određivanje kolizije u okruženju Ethernet.
Komentar: U modernim mrežama, gdje je isključena pojava kolizija, ovo ograničenje više nije relevantan, ali zahtjev ostaje. Ovo nije jedino “slijepo crijevo” ostalo iz tih vremena, ali o njima ćemo u drugom članku.

No, kompliciranije je pitanje otkud ovih notornih 1500 bajtova. Pronašao sam sljedeće objašnjenje - postojalo je nekoliko preduvjeta za uvođenje gornje granice veličine okvira:

• Kašnjenje prijenosa – što je veći okvir, to dulje traje prijenos. Za rane mreže, gdje Collision domena nije bila ograničena na port i sve su stanice morale čekati da se prijenos završi, ovo je bio ozbiljan problem.
• Što je okvir veći, to je veća vjerojatnost da će okvir biti oštećen tijekom prijenosa, što će dovesti do potrebe za ponovnim prijenosom, a svi uređaji u domeni kolizije bit će prisiljeni ponovno čekati.
• Ograničenja nametnuta memorijom koja se koristi za međuspremnike sučelja - u to vrijeme (1979.), povećanje međuspremnika značajno je povećalo cijenu sučelja.
• Ograničenje uvedeno poljem Length/Type je da standard propisuje da sve vrijednosti iznad 1536 (od 05-DD do 05-FF.) označavaju EtherType, tako da duljina mora biti manja od 05-DC. (Stvarno sumnjam da je ovo više posljedica nego preduvjet, ali izgleda kao informacija od programera 802.3 standarda)

Ukupno, u standardu 802.3, veličina okvira bila je ograničena na 1518 bajtova na vrhu, a korisni teret na 1500 bajtova (stoga je zadana veličina MTU za Ethernet sučelje).

Komentar: Okviri manji od 64 bajta nazivaju se Runtovi, okviri veći od 1518 bajtova nazivaju se Giants. Možete vidjeti broj takvih okvira primljenih na sučelju pomoću naredbi show interface gigabitEthernet modul/number i show interface gigabitEthernet module/number counters errors naredbi. Štoviše, prije IOS-a 12.1(19), brojači su uključivali i okvire s netočnim i ispravnim CRS-om (iako potonji nisu uvijek izbačeni - ovisno o platformi i uvjetima). Ali počevši od 12.1.(19), u ovim se brojačima prikazuju samo oni runt i gigantski okviri koji imaju netočan CRS, okviri manji od 64 bajta, ali s ispravnim CRS-om (razlog pojavljivanja obično je povezan s 802.1Q detekcijom ili izvor okvira, a ne fizička razina problema) iz ove verzije idu u brojač Undersize, hoće li biti ispušteni ili proslijeđeni dalje ovisi o platformi.

Evolucija veličina Ethernet zaglavlja.

S razvojem tehnologija i specifikacija linije IEEE 802, veličina okvira također je doživjela promjene. Osnovne daljnje promjene veličine okvira (ne MTU!):

• 802.3AC - povećava maksimalnu veličinu okvira na 1522 - Q-oznaka je dodana - nosi informacije o 802.1Q (VLAN oznaka) i 802.1p (bitovi pod COS-om)
• 802.1AD - povećava maksimalnu veličinu okvira na 1526, podrška za QinQ
• 802.1AH (MIM) – Provider Bridge Backbone Mac u Macu + 30 bajtova do veličine okvira
• MPLS – povećanje veličine okvira za stog oznaka 1518 + n*4, gdje je n broj oznaka u nizu.
• 802.1AE – Sigurnost Maca, polja sigurnosne oznake i koda za provjeru autentičnosti poruke dodaju se standardnim poljima + 68 bajtova veličini okvira.

Svi ti veći okviri grupirani su pod jednim nazivom - Beba-div okviri. Neizgovorena gornja granica veličine za Baby-Giant je 1600 bajtova. Moderna mrežna sučelja će proslijediti ove okvire, često čak i bez promjene HW MTU vrijednosti.

Pogledajmo posebno specifikacije 802.3AS - povećava maksimalnu veličinu okvira na 2000 (ali zadržava MTU veličinu na 1500 bajtova!). Povećanje je u naslovu i traileru. U početku je povećanje planirano na 128 bajtova - za izvorna podrška standard 802.3 od gore navedenih ekstenzija, ali na kraju su se složili oko 2 tisuće, očito kako se ne bi sastavljali dvaput (ili kako kažu u IEEE - ova veličina okvira će podržati zahtjeve enkapsulacije u doglednoj budućnosti). Standard je odobren 2006., ali osim na IEEE prezentacijama, nisam ga vidio. Ako netko ima što dodati ovdje (i ne samo ovdje) - dobrodošli u komentare. Općenito, trend povećanja veličine okvira uz zadržavanje veličine KORISNOG TERETA rađa u mojoj glavi nejasne sumnje u ispravnost odabranog smjera kretanja.

Komentar: Malo dalje od gore navedenog, FCoE okvir se ustalio - veličina okvira je do 2500 bajtova, često se ti okviri nazivaju mini-jumbo. Da biste ih podržali, morate omogućiti podršku za jumbo-frame.

I posljednje "kopile" Etherneta je Jumbo Frame (iako ako prevedete Jumbo, tada se Hodor više čini kao referenca na Game of Thrones). Ovaj opis uključuje sve okvire veće od standardne veličine od 1518 bajtova, s iznimkom onih o kojima se raspravljalo gore. Jumbo paketi se ni na koji način ne odražavaju u 802.3 specifikacijama i stoga implementacija ostaje na svakom pojedinačnom dobavljaču. Međutim, Jumbo okviri prisutni su onoliko dugo koliko postoji i Ethernet. To je definirano na sljedeći način:

1. Iskoristite omjer nosivosti i zaglavlja. Što je taj omjer veći, to učinkovitije možemo koristiti komunikacijske linije. Naravno, jaz ovdje neće biti isti kao u usporedbi s korištenjem paketa od 64 bajta i 1518 bajta za TCP sesije. Ali možete osvojiti svojih 3-8 posto, ovisno o vrsti prometa.
2. Značajno manji broj zaglavlja generira manje opterećenja na Forwading Engine, kao i na uslužnim Engineima. Na primjer, brzina kadrova za 10G vezu učitanu s okvirima od 1500 bajtova je 812.744 okvira u sekundi, a ista veza učitana s okvirima Jumbo od 9000 bajtova generira brzinu od samo 138.587 okvira u sekundi. Slika 7 prikazuje grafikon iz izvješća Alteon Networks (veza će biti na dnu članka) iskorištenja CPU-a i gigabitne veze, ovisno o vrsti korištene veličine okvira.
3. Povećajte TCP propusnost kada se MTU veličina promijeni -

Standard Ethernet tehnologije, opisan u 802.3, opisuje format okvira jednog MAC sloja. Budući da okvir MAC sloja mora sadržavati okvir LLC sloja opisan u dokumentu 802.2, prema IEEE standardima, samo jedna verzija okvira sloja veze može se koristiti u Ethernet mreži, formirana kombinacijom zaglavlja MAC i LLC podsloja.

Međutim, u praksi, Ethernet mreže koriste 4 tipa zaglavlja na sloju podatkovne veze. To je zbog duge povijesti razvoja Ethernet tehnologije prije usvajanja standarda IEEE 802, kada podsloj LLC nije bio odvojen od općeg protokola i, sukladno tome, nije korišteno LLC zaglavlje.

Konzorcij triju tvrtki, Digital, Intel i Xerox, podnio je svoju vlasničku verziju standarda Ethernet odboru 802.3 1980., ali je odbor 802.3 usvojio standard koji se u nekim detaljima razlikovao od prijedloga DIX-a. Razlike su se ticale i formata okvira, što je dovelo do postojanja dvije različite vrste okvira na Ethernet mreži.

Još jedan format okvira pojavio se kao rezultat Novellovih nastojanja da ubrza svoj skup protokola na Ethernet mrežama.

Konačno, četvrti format okvira bio je rezultat napora odbora 802.2 da dovede prethodne formate okvira u neki zajednički standard.

Danas gotovo sve mrežni adapteri, upravljački programi mrežnog adaptera, mostovi/sklopke i usmjerivači mogu raditi sa svim formatima okvira Ethernet tehnologije koji se koriste u praksi, a prepoznavanje tipa okvira izvodi se automatski.

Ispod je opis sve četiri modifikacije zaglavlja Ethernet okvira (ovdje okvir označava cijeli skup polja koja se odnose na sloj podatkovne veze, odnosno polja MAC i LLC slojeva):

802.3/LLC okvir (802.3/802.2 okvir ili Novell 802.2 okvir)

Raw 802.3 okvir (ili Novell 802.3 okvir)

Ethernet DIX okvir (ili Ethernet II okvir)

Ethernet SNAP okvir

Formati ova četiri tipa Ethernet okvira prikazani su na slici 6.2.

sl.6. 2. Ethernet formati okvira.

Riža. 14.3. Ethernet formati okvira.

802.3/llc okvir

Zaglavlje okvira 802.3/LLC rezultat je kombiniranja polja zaglavlja okvira definiranih u standardima IEEE802.3 i 802.2.

Standard 802.3 definira osam polja zaglavlja:

Polje preambule ( Preambula ) sadrži sedam bajtova podataka o satu. Svaki bajt sadrži isti niz bitova - 10101010 . Kod Manchesterskog kodiranja, ova kombinacija je u fizičkom okruženju predstavljena signalom periodičnog vala s frekvencijom od 5 MHz.

Pokrenite limiter okvira (Početak- od- okvir- graničnik, SFD) sastoji se od jednog bajta sa setom bitova 10101011 . Pojava ovog uzorka bitova je pokazatelj da je sljedeći bajt prvi bajt zaglavlja okvira.

Adresa imenovanja (Odredišna adresa, DA) - 6 bajtova. Prvi bit visokog bajta odredišna adresa je znak oh to je individualnu ili grupnu adresu. Ako 0 , onda je adresa pojedinac ( unicast ), i ako 1 , to je adresa grupe ( multicast ). Adresa mrežne grupe može biti namijenjena svim mrežnim čvorovima ili određenoj skupini mrežnih čvorova. Ako je adresa sastoji se od svih jedinica, odnosno ima heksadecimalni prikaz 0* FFFFFFFFFFFF, onda je namijenjeno svi čvorovi mreža se zove adresa emitiranja ( emitirati ) . U drugim slučajevima, adresa grupe povezana je samo s onim čvorovima koji su konfigurirani (na primjer, ručno) kao članovi grupe čiji je broj naveden u adresi grupe. Drugi bit visokog bajta određuje adrese način dodjele adrese - centralizirano ili lokalno. Ako je ovaj bit jednak 0 (što se gotovo uvijek događa u standardnoj Ethernet opremi), zatim adresa dodijeljena centralno, uz pomoć IEEE odbora. IEEE Committee distribuira tzv organizacijski jedinstveni identifikatori (OrganizacijskiJedinstvenaIdentifikator, OUI) . Ovaj identifikator nalazi se u 3 najznačajnija bajta adrese ( na primjer, identifikator 000081 identificira tvrtku Bay Networks ) .Proizvođač opreme odgovoran je za jedinstvenost donja 3 bajta adrese.Dvadeset četiri bita, dodijeljen proizvođaču za rješavanje sučelja njegovih proizvoda, dopustiti puštanje 16 milijuna sučelja pod jednim ID-om organizacije. Jedinstvenost centralno distribuiranih adresa odnosi se na sve glavne tehnologije lokalnih mreža - Ethernet, TokenRing, FDDI itd.

Pažnja: U IEEE Ethernet standardima, bit najmanjeg značaja bajta prikazan je u krajnjem lijevom položaju polja, a najvažniji bit prikazan je u krajnjem desnom položaju. Ovo je nestandardni način prikazivanja redoslijeda bitova u bajtu prema redoslijedu kojim se bitovi prenose na komunikacijskoj liniji putem Ethernet odašiljača.

Izvorna adresa ( Izvor Adresa , S.A. ) - 6-bajtno polje koje sadrži adresu stanice - pošiljatelja okvira. Prvi bit uvijek ima vrijednost 0.

Duljina (Duljina, L ) . Dupli bajt polje dužine definira duljinu podatkovnog polja u okviru.

Okvir 802.3 je okvir MAC podsloja, u skladu sa standardom 802.2 V njegov podatkovno polje ugrađeno u okvir LLC podslojas uklonjenim oznakama početka i kraja okvira

DSAP adresa pristupa usluzi primatelja ( Odredište Servis Pristup Točka ) -1 bajt.

SSAP adresa pristup usluge pošiljatelj (Pristupna točka izvorne usluge) - 1 bajt.

Kontrolirati kontrolno polje – 1 bajt u načinu rada LLC1 i 2 bajta u načinu rada LLC2.

9. Podatkovno polje ( Podaci ) može sadržavati od 0 do 1500 bajtova. Ali ako je duljina polja manja od 46 bajtova, koristi se polje za punjenje (Padding) za punjenje okvira na minimalno dopuštenu vrijednost od 46 bajtova. Budući da LLC okvir ima duljinu zaglavlja od 3 (u LLC1 načinu rada) ili 4 bajta (u LLC2 načinu rada), maksimalna veličina podatkovnog polja smanjena je na 1497 (1796) bajtova.

10. Polje kontrolne sume ( okvir Ček Slijed , FCS ) - 4 bajta koja sadrže vrijednost koja je izračunata korištenjem specifičnog CRC-32 algoritma.

Detekcija - CSMA/CD). Sva računala na mreži imaju pristup zajedničkoj sabirnici putem mrežnog adaptera ugrađenog u svako računalo, koristeći poludupleksni način prijenosa. Dijagram povezivanja računala koaksijalni kabel prikazan je na slici 6.1.

Riža. 6.1.

Postaje na tradicionalnoj lokalnoj mreži Ethernet mogu se međusobno povezati koristeći fizičku sabirnicu ili topologiju zvijezde, ali logička topologija- uvijek umoran. Pod ovim mislimo da se medij (kanal) dijeli između stanica i da ga može koristiti samo jedna po jedna stanica. Također se pretpostavlja da sve stanice primaju okvir koji stanica šalje (broadcast). Adresirano odredište sprema okvir dok ga ostali odbacuju. U ovoj situaciji, kako možemo osigurati da dvije stanice ne koriste medij u isto vrijeme? Odgovor: ako se njihovi okviri sudaraju jedan s drugim. CSMA/CD je dizajniran za rješavanje ovog problema prema sljedećim principima:

1. Svaka postaja ima jednako pravo na medij (kolektivni pristup).
2. Svaka postaja koja ima okvir za slanje prvo "sluša" (nadzire) medij. Ako u mediju nema podataka, postaja može započeti s odašiljanjem (praćenje nosive frekvencije).
3. Može se dogoditi da dvije stanice koje prate medij otkriju da nije zauzet i počnu slati podatke. U tom slučaju dolazi do sukoba koji se naziva kolizija.

Protokol prisiljava stanicu da nastavi pratiti liniju nakon što je prijenos započeo. Ako dođe do kolizije, sve stanice to otkriju, svaka odašiljačka stanica šalje signal kvara kako bi uništila podatke o liniji, a zatim svaki put čeka različito slučajno vrijeme da pokuša ponovno. Slučajna vremena sprječavaju ponovno slanje podataka u isto vrijeme. Prije početka prijenosa, čvor mora osigurati da nosivi medij nije zauzet, na što ukazuje nepostojanje nosive frekvencije na njemu. Ako je medij slobodan, tada čvor ima pravo započeti prijenos okvira određenog formata. Pretpostavimo da čvor 2 treba prenijeti okvir čvoru N. Nakon što je otkrio da je medij slobodan, čvor 2 počinje slati okvir (slika 6.2), kojem prethodi preambula, koji se sastoji od 7 bajtova oblika 10101010 i bajta Početak graničnika okvira - SFD tip 10101011. Ove kombinacije su potrebne prijamniku za unos bitne i okvirne sinkronizacije s odašiljačem. Okvir završava poljem kontrolne sekvence okvira (FCS - Frame Check Sequence) duljine 4 bajta (nije prikazano na slici 6.2). Signali odašiljača se šire u oba smjera duž kabela, a svi čvorovi prepoznaju početak prijenosa okvira. Samo čvor N prepoznaje svoj vlastitu adresu(odredišna MAC adresa) na početku okvira i zapisuje njegov sadržaj u njegov međuspremnik za obradu. Iz primljenog okvira određuje se izvorišna adresa (izvorna MAC adresa) na koju treba poslati odgovorni okvir. Primatelj paketa na sloju 3 određuje se prema polju Vrsta protokola: vrijednost 0x0800 - adresa IP modula, 0806 - adresa ARP modula. Minimalno i maksimalna vrijednost duljine polja za protokole gornje razine- 46 odnosno 1500 bajtova. Redoslijed prijenosa bitova okvira je: slijeva nadesno / odozdo prema gore (Sl. 6.2), brojevi označavaju duljine polja okvira u bajtovima.

Bilo koji čvor, ako postoji okvir za prijenos i zauzet medij, prisiljen je čekati na njegovo oslobađanje. Znak završetka prijenosa je nestanak nosive frekvencije. Nakon završetka prijenosa okvira, svi čvorovi moraju izdržati tehnološku pauzu od 9,6 μs za resetiranje mrežnih adaptera i sprječavanje da isti čvor ponovno uhvati medij.

Riža. 6.2.

Ponekad se pojave situacije kada je jedan čvor već počeo slati, ali drugi čvor još nije imao vremena da to otkrije i također počinje slati svoj okvir. Ova situacija u kojoj slobodni medij zauzima više od jednog čvora naziva se sudar. Mehanizam rješavanja sudara je sljedeći (Sl. 6.3):

Riža. 6.3.

Ako razina primljenog signala ne prijeđe vrijednost praga, tada čvor nastavlja prijenos, ali ako ga prijeđe, tada čvor prestaje slati okvir i šalje posebnu 32-bitnu kombinaciju zastoja (signal kolizije) u mrežu s ad hoc sekvenca, koja jednostavno dovodi do povećanja razine signala u lokalnoj mreži zbog povećanja amplitude impulsa Pozivni broj Manchestera ukupni signal. Nakon toga, čvor koji je otkrio koliziju nasumično pauzira i zatim može ponovno pokušati poslati okvir. Broj ponovnih pokušaja ne može premašiti 16. Ako nakon 16. pokušaja okvir izazove koliziju, on se odbacuje. S velikim brojem čvorova povećava se vjerojatnost sudara i propusnost Ethernet mreža pada jer umreži sve duže vrijeme zauzet rukovanjem kolizijama i odbacivanjem okvira. Tri faktora određuju kako CSMA/CD radi: minimalna duljina okvira, brzina prijenosa podatkovna i konfliktna domena.

Morate čekati stanicu Određeno vrijeme kako bi se osiguralo da na liniji nema podataka - ovo vrijeme je jednako minimalnoj duljini okvira podijeljenoj s brzina prijenosa(vrijeme potrebno za prijenos okvira minimalne duljine), a proporcionalno je vremenu potrebnom da prvi bit prijeđe maksimalnu mrežnu udaljenost (domena kolizije). Drugim riječima, imamo:

Minimalna duljina okvira/brzina prijenosa proporcionalna je domeni kolizije/brzini širenja

U tradicionalnom Lokalna mreža Ethernet, minimalna duljina okvira je 520 bita, brzina prijenosa- 10 Mbit/s, brzina širenja je gotovo jednaka brzini svjetlosti, a domena sukoba je oko 2500 metara.

Riža. 6.5.

• Preambula. Preambula okvira sadrži 7 bajtova (56 bitova) izmjeničnih jedinica i nula koje upozoravaju sustav da primi pristigli okvir i pripremi ga za sinkronizaciju pomoću sata. Preambula je zapravo dodana fizička razina i nije (formalno) dio okvira.
• Početak graničnika okvira(SFD - razdjelnik početnog okvira). SFD polje (1 bajt: 10101011) označava početak okvira i označava stanici da je sinkronizacija završila. Zadnja dva bita su 11 (dvije jedinice) - signal da je sljedeće polje adresa primatelja.
• Adresa primatelja (DA - odredišna adresa). DA polje je 6 bajtova i sadrži fizička adresa odredišnu ili međustanicu.
• Adresa izvora(SA -