Neusklađenost formata Ethernet okvira
Ethernet je jedna od najstarijih tehnologija lokalne mreže, koji ima dugu povijest razvoja, čemu su pridonijele razne tvrtke i organizacije. Kao rezultat toga, postoji nekoliko modifikacija čak i temeljnog građevnog bloka protokola, formata okvira. Korištenje raznih formata okviri mogu dovesti do potpuna odsutnost interakcije između čvorova.
Postoje četiri popularna standarda formata Ethernet okvira:
Ethernet DIX okvir (ili Ethernet okvir II);
802.3 okvir (ili Novell 802.2 okvir);
Novell 802.3 okvir (ili Raw 802.3 okvir);
Ethernet SNAP okvir.
Standardni okvir EthernetDIX, koji se naziva i EthernetII okvir, razvili su Digital, Xerox i Intel (prva slova imena tvrtki daju ime ovoj varijanti Etherneta) prilikom stvaranja prvih Ethernet mreža. Ukupno su objavljene dvije verzije vlasničkog Ethernet standarda, tako da se posljednja, druga verzija ovog standarda također ponekad navodi kada se označava varijanta Ethernet protokola i, sukladno tome, njegov format okvira. Često se u literaturi ova određena inačica formata okvira naziva Ethernet okvir, ostavljajući za međunarodni standard Ethernet tehnologije IEEE 802.3 oznaka 802.3.
EthernetDIX okvir ima sljedeći format:
Polja Destination i Source sadrže 6-bajtne MAC adrese odredišnog i izvorišnog čvora, a polje Type sadrži dvobajtni identifikator protokola vrhunska razina, koji je svoje podatke stavio na teren Podaci. Za Polja tipa postojati standardne vrijednosti numerički identifikatori za sve popularne protokole koji se koriste u lokalnim mrežama. Na primjer, IP protokol ima numerički identifikator 0800, itd. Te se vrijednosti mogu pronaći u stalno ažuriranom RFC-u (na primjer, RFC 1700), koji specificira sve specifične numeričke vrijednosti koje se koriste u internetskim protokolima.
Standard IEEE Ethernet 802.3 definiran je format Ethernet okvira, koji je blizak formatu EthernetDIX, ali ima neke razlike:
Jedan od temeljne razlike je da umjesto polja Type koristi polje Length koje je također veličine 2 bajta, ali sadrži duljinu podatkovnog polja u bajtovima.
Polje Type u standardu 802.3 zamijenjeno je s dva dodatna polja- DSAP (Destination Service Access Point) i SSAP (Source Service Access Point). Polje DSAP označava uslugu (protokol) kojoj su podaci namijenjeni, a polje SSAP označava uslugu (protokol) koja je poslala podatke. Svrha ovih polja je ista kao i polja Vrsta, ali prisutnost dvaju polja omogućuje organiziranje prijenosa podataka između protokola različitih vrsta (međutim, u praksi se ovo svojstvo nikada ne koristi). Jednobajtni format SAP polja nije im dopuštao korištenje istih numeričkih oznaka identifikatora protokola koji su se udomaćili za EthernetDIX okvire, tako da svaki protokol najviše razine sada ima dva identifikatora - jedan se koristi prilikom kapsuliranja paketa protokola u EthernetDIX okvir, a drugi se koristi kada se enkapsulira u Ethernet okvir 802.3.
Još jedna razlika između okvira IEEE 802.3 je jednobajtno kontrolno polje, koje je dizajnirano za implementaciju načina rada usmjerenog na vezu. Kontrolno polje treba sadržavati brojeve okvira potvrda o isporuci podataka potrebnih za izradu postupaka za vraćanje izgubljenih ili oštećenih okvira. U praksi, većina operativnih sustava ne koristi ove značajke okvira 802.3, ograničavajući se na rad u datagramskom načinu (kontrolno polje uvijek je postavljeno na 03).
Budući da IEEE standard dijeli sloj veze na dva podsloja - MAC i LLC, ponekad se Ethernet 802.3 okvir također predstavlja kao sastav dva okvira. Okvir MAC sloja uključuje polja preambule, odredišne i izvorne adrese, polje duljine i polje kontrolne sume, a LLC okvir sadrži polja DSAP, SSAP, Kontrola i podatkovno polje (koje, zbog uvođenja tri nova- bajt polja, ima maksimalnu duljinu od 3 bajta manje ).
Novell 802.3 okvir, također nazvan Raw 802.3 okvir (to jest, "sirova" ili "pročišćena" verzija standarda 802.3) je okvir MAC sloja bez polja LLC sloja:
Ova vrsta okvira Dugo vrijeme uspješno koristi Novell u svom NetWare mreže. Odsutnost polja vrste protokola najviše razine nije stvarala poteškoće, budući da na mrežama Novell dugo vremena korišten je samo jedan protokol mrežni sloj- IPX protokol. Kasnije, tijekom prijelaza na mreže s više protokola, Novell je počeo koristiti standardni IEEE 802.3 okvir kao glavni (koji se u Novell dokumentaciji naziva 802.2 okvir - broj standarda za LLC podsloj).
Okvir EthernetSNAP(SubNetworkAccessProtocol) aktivno se koristi u TCP/IP mrežama za postizanje kompatibilnosti numeričkih identifikatora protokola s onima koji se koriste u EthernetDIX okviru. EthernetSNAP okvir definiran je u standardu 802.2H i proširenje je okvira IEEE 802.3 uvođenjem dva dodatna polja: 3-bajtno OUI (OrganizationUnitIdentifier) polje i dvobajtno polje Type. Polje Type ima isti format i svrhu kao polje Type EthernetDIX okvira. Stoga su numeričke vrijednosti identifikatora protokola smještene u ovo polje EthernetSNAP okvira iste kao one koje se koriste u EthernetDIX okvirima, što je cijela poanta uvođenja dodatnih polja SNAP zaglavlja. Polje OUI navodi šifru organizacije koja definira standardne vrijednosti za polje Vrsta. Za Ethernet protokol, ova organizacija je IEEE 802.3 odbor, a njegov kod je 00 00 00. Prisutnost OUI polja omogućuje da se SNAP zaglavlje koristi ne samo za Ethernet protokol, već i za druge protokole koje kontrolira druge organizacije.
Ako je oprema ili operativni sustav konfiguriran da podržava jedan format Ethernet okvira, tada možda neće pronaći međusobno razumijevanje s drugim čvorom, koji zauzvrat također podržava jedan format Ethernet okvira, ali drugačijeg tipa. Rezultat pokušaja komunikacije s takvim čvorovima bit će odbacivanje dolaznih okvira, budući da će netočna interpretacija formata dovesti do netočnog kontrolnog zbroja okvira.
Mnogi moderni operativni sustavi i komunikacijska oprema mogu istovremeno raditi s različitim vrstama okvira, automatski ih prepoznajući. Prepoznavanje se temelji na vrijednosti polja od 2 bajta koje se nalazi iza izvorne adrese. Ovo polje može biti polje vrste ili duljine. Brojčani identifikatori protokola odabrani su tako da će vrijednost polja Type uvijek biti veća od 1500, dok će polje Length uvijek sadržavati vrijednost manju ili jednaku 1500. Daljnje odvajanje EthernetSNAP okvira iz IEEE 802.3 provodi se na temelju vrijednosti polja DSAP i SSAP. Ako je prisutno SNAP zaglavlje, polja DSAP i SSAP uvijek sadrže dobro definirani numerički identifikator rezerviran za SNAP protokol.
Automatsko prepoznavanje Vrsta okvira spašava korisnike mreže od dosadnih problema, međutim, isti OS ili usmjerivač mogu biti konfigurirani da podržavaju samo jednu vrstu protokola, u kojem slučaju se problem nekompatibilnosti može manifestirati.
Mrežni analizatori i alati za nadzor mogu automatski razlikovati formate Ethernet okvira. Kako biste postavili uvjete za hvatanje okvira koji sadrže pakete određenih protokola više razine, analizatori vam omogućuju da koristite i numeričke identifikatore ovih protokola za SAP polja (DSAP i SSAP) i numeričke identifikatore za polje Vrsta (također nazvano EtherType) .
TokenRing i FDDI mreže uvijek koriste okvire standardni format, tako da te mreže nemaju problema povezanih s nekompatibilnim formatima okvira.
Ethernet formati okvira
Standard Ethernet tehnologije, opisan u IEEE 802.3, opisuje format jednog okvira MAC razina. Budući da okvir MAC sloja mora sadržavati okvir sloja LLC, opisan u dokumentu IEEE 802.2, tada prema standardima IEEE u Ethernet mreže Može se koristiti samo jedna varijanta okvira sloja veze, čije je zaglavlje kombinacija zaglavlja MAC i LLC podsloja.
Međutim, u praksi, u Ethernet mrežama na razina veze koriste se okviri 4 različita formata (tipa). To je zbog duge povijesti razvoja Ethernet tehnologije, koja datira još iz razdoblja prije usvajanja standarda IEEE 802, kada LLC podsloj nije bio odvojen od općeg protokola te se, sukladno tome, nije koristilo LLC zaglavlje.
Konzorcij triju tvrtki Digital, Intel i Xerox 1980. podnio je odboru 802.3 svoju vlasničku verziju standarda Ethernet (koja je, naravno, opisivala određeni format okvira) kao nacrt međunarodnog standarda, ali odbor 802.3 usvojio je standard koji u nekim detaljima razlikovao od DIX-ovih ponuda. Razlike su se ticale i formata okvira, što je dovelo do njihova postojanja različite vrste okviri u Ethernet mrežama.
Još jedan format okvira pojavio se kao rezultat Novellovih nastojanja da ubrza svoj Ethernet protokol protokola.
Konačno, četvrti format okvira bio je rezultat napora odbora 802.2 da dovede prethodne formate okvira u neki zajednički standard.
Razlike u formatima okvira mogu rezultirati nekompatibilnošću između opreme i mreže softver, dizajniran za rad sa samo jednim standardom Ethernet okvira. Međutim, danas gotovo svi mrežni adapteri, upravljački programi mrežni adapteri, 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 sva četiri tipa Ethernet okvira (ovdje se okvir odnosi na cijeli skup polja koja se odnose na sloj podatkovne veze, odnosno polja MAC i LLC slojeva). Isti tip okvira može imati različita imena, pa je u nastavku za svaku vrstu okvira nekoliko najčešćih naziva:
- 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 sva četiri tipa Ethernet okvira prikazani su na slici.
Ethernet formati okvira
802.3/LLC okvir
Zaglavlje okvira 802.3/LLC rezultat je kombiniranja polja zaglavlja okvira definiranih u standardima IEEE 802.3 i 802.2.
Standard 802.3 definira osam polja zaglavlja (polje preambule i graničnik početnog okvira nisu prikazani na slici).
Polje preambule (Preamble) sastoji se od sedam sinkronizirajućih bajtova 10101010. Kada Manchester kodiranje ova kombinacija je u fizičkom okruženju predstavljena signalom periodičnog vala s frekvencijom od 5 MHz.
Razdjelnik početka okvira (SFD) sastoji se od jednog bajta, 10101011. Pojava ovog uzorka bitova označava da je sljedeći bajt prvi bajt zaglavlja okvira.
Odredišna adresa (DA) može biti dugačka 2 ili 6 bajtova. U praksi se uvijek koriste adrese od 6 bajtova. Prvi bit visokog bajta odredišne adrese označava je li adresa individualna ili grupna. Ako je 0, onda je adresa individualna (unicast), a ako je 1, onda je grupna adresa (multicast). Grupna adresa može biti namijenjena svim mrežnim čvorovima ili određena skupina mrežni čvorovi. Ako se adresa sastoji od svih jedinica, to jest ima heksadecimalni prikaz 0*FFFFFFFFFFFF, tada je namijenjena svim čvorovima na mreži i naziva se adresa emitiranja. U suprotnom, multicast adresa 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 adrese određuje kako se adresa dodjeljuje - centralizirano ili lokalno. Ako je ovaj bit 0 (što je gotovo uvijek slučaj u standardnom Ethernet hardveru), tada se adresa dodjeljuje centralno, pomoću IEEE odbora. IEEE odbor distribuira takozvani organizacijski jedinstveni identifikator (OUI) među proizvođačima opreme. Ovaj identifikator nalazi se u 3 najznačajnija bajta adrese (na primjer, identifikator 000081 identificira Bay Networks). Proizvođač opreme odgovoran je za jedinstvenost donja 3 bajta adrese. Dvadeset i četiri bita dodijeljena proizvođaču za adresiranje sučelja njegovih proizvoda omogućuju izdavanje 16 milijuna sučelja pod jednim identifikatorom organizacije. Jedinstvenost centralno distribuiranih adresa odnosi se na sve glavne lokalne mrežne tehnologije - Ethernet, Prsten sa znakom, 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 polja. Ovaj nestandardni način prikaza redoslijeda bitova u bajtu odgovara redoslijedu prijenosa bitova na komunikacijskoj liniji Ethernet odašiljača. Standardi drugih organizacija, kao što su RFC IETF, ITU-T, ISO, koriste tradicionalni prikaz bajta, gdje se bit najmanje važnosti smatra krajnjim desnim bitom bajta, a bit najveće važnosti je krajnji lijevi bit. U ovom slučaju redoslijed bajtova ostaje tradicionalan. Stoga, prilikom čitanja standarda koje su objavile ove organizacije, kao i čitanja podataka prikazanih na ekranu od strane operativnog sustava ili analizatora protokola, vrijednost svakog bajta Ethernet okvira mora se preslikati kako bi se dobilo ispravno razumijevanje značenja bitovi tog bajta prema IEEE dokumentima. Na primjer, multicast adresa u IEEE notaciji u obliku 1000 0000 0000 0000 1010 0111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 ili u heksadecimalnoj notaciji 80-00-A7-F0-00-00 najvjerojatnije će biti prikazana od strane analizatora protokola u tradicionalni oblik kao 01-00-5E-0F-00-00.
Izvorna adresa (SA) je polje od 2 ili 6 bajta koje sadrži adresu čvora koji šalje okvir. Prvi bit adrese uvijek je 0.
Duljina (L) - polje od 2 bajta koje specificira duljinu podatkovnog polja u okviru.
Polje podataka može sadržavati od 0 do 1500 bajtova. Ali ako je duljina polja manja od 46 bajtova, tada se sljedeće polje, polje za popunjavanje, koristi za popunjavanje okvira na minimum dopuštena vrijednost u 46 bajtova.
Polje Padding sastoji se od toliko bajtova za popunjavanje da podatkovno polje ima minimalnu duljinu od 46 bajtova. To osigurava da mehanizam za otkrivanje sudara radi ispravno. Ako je podatkovno polje dovoljno dugo, polje za ispunu se ne pojavljuje u okviru.
Polje sekvence provjere okvira (FCS) sastoji se od 4 bajta koji sadrže kontrolni zbroj. Ova vrijednost se izračunava pomoću CRC-32 algoritma. Nakon primitka okvira, radna stanica izvodi vlastiti izračun kontrolne sume za taj okvir, uspoređuje dobivenu vrijednost s vrijednošću polja kontrolne sume i na taj način utvrđuje je li primljeni okvir oštećen.
Okvir 802.3 je okvir MAC podsloja, tako da je u skladu sa standardom 802.2 njegovo podatkovno polje zatvoreno u okviru LLC podsloja s uklonjenim zastavicama početka i kraja okvira. LLC format okvira opisan je gore. Budući da LLC okvir ima duljinu zaglavlja od 3 (u LLC1 načinu) ili 4 bajta (u LLC2 načinu), tada maksimalna veličina podatkovna polja su smanjena na 1497 ili 1496 bajtova.
Okvir Raw 8023, koji se naziva i okvir Novell 8023, prikazan je na slici. Na slici možete vidjeti da je ovo okvir podsloja 802.3 MAC, ali bez ugniježđenog okvira podsloja LLC. Novell dugo nije koristio LLC okvirna servisna polja u svom operativnom sustavu NetWare jer nije bilo potrebe identificirati vrstu informacije ugrađene u podatkovno polje - paket IPX protokola, koji je dugo vremena bio jedini protokol mrežnog sloja u NetWare OS-u, uvijek je bio tu.
Sada kada se pojavila potreba za identificiranjem protokola više razine, Novell je počeo koristiti mogućnost enkapsulacije LLC okvira u okvir MAC podsloja, to jest, korištenje standardnih 802.3/L"LC okvira. Tvrtka sada označava takav okvir u svom operativni sustavi kao okvir 802.2, iako je to kombinacija zaglavlja 802.3 i 802.2.
Ethernet DIX/Ethernet II okvir
Ethernet DIX okvir, također nazvan Ethernet II okvir, ima istu strukturu kao Raw 802.3 okvir. Međutim, 2-bajtno polje Raw 802.3 Frame Length(b) u Ethernet DIX okviru koristi se kao polje tipa protokola. Ovo polje, koje se sada naziva Type (T) ili EtherType, služi istoj svrsi kao i DSAP i SSAP polja LLC okvira - da označi tip protokola gornjeg sloja koji je uključio svoj paket u podatkovno polje ovog okvira.
Dok su šifre protokola u SAP poljima duljine jedan bajt, polje Vrsta dodjeljuje 2 bajta za šifru protokola. Stoga će isti protokol u polju SAP i polju Type općenito biti različito kodiran brojčane vrijednosti. Na primjer, IP protokol ima kod 204810(0*0800) za polje Ether-Type i vrijednost 6 za polje SAP. Vrijednosti koda protokola za polje Ethel-Type došle su prije SAP vrijednosti jer vlasnička verzija Ethernet DIX postojao je prije pojave standarda 802.3, a do trenutka kada je oprema 802.3 postala široko rasprostranjena, već je postao de facto standard za mnoge hardverske i softverski proizvodi. Budući da su strukture okvira Ethernet DIX i Raw 802.3 iste, polje duljine/tipa često se u dokumentaciji naziva poljem L/T.
Ethernet SNAP okvir
Kako bi se uklonile razlike u kodiranju tipova protokola čije su poruke ugrađene u podatkovno polje Ethernet okvira, 802.2 odbor proveo je rad na daljnjoj standardizaciji Ethernet okvira. Rezultat je bio Ethernet SNAP (SNAP - SubNetwork Access Protocol) okvir. Ethernet SNAP okvir je proširenje 802.3/LLC okvira uvođenjem dodatnog zaglavlja SNAP protokola koje se sastoji od dva polja: OUI i Type. Polje Type sastoji se od 2 bajta i ponavlja polje Type okvira Ethernet II u formatu i namjeni (to jest, koristi iste vrijednosti koda protokola). Polje OUI (Organizationally Unique Identifier) navodi identifikator organizacije koja kontrolira kodove protokola u polju Vrsta. SNAP zaglavlje postiže kompatibilnost s kodovima protokola u Ethernet II okvirima i stvara univerzalnu shemu kodiranja protokola. Kodove protokola za tehnologije 802 kontrolira IEEE, koji ima OUI 000000. Ako u budućnosti budu potrebni različiti kodovi protokola za bilo koji nova tehnologija, jednostavno odredite drugačiji ID za organizaciju koja dodjeljuje te kodove, a stare vrijednosti koda ostat će na snazi (u kombinaciji s drugim OUI-jem).
Budući da je SNAP protokol ugniježđen unutar LLC protokola, OxAA kod rezerviran za SNAP protokol upisuje se u polja DSAP i SSAP. Kontrolno polje LLC zaglavlja postavljeno je na 0x03, što odgovara korištenju nenumeriranih okvira.
SNAP zaglavlje je dodatak LLC zaglavlju, tako da vrijedi ne samo u okvirima Etherneta, već iu okvirima protokola drugih 802 tehnologija. Na primjer, IP protokol uvijek koristi strukturu zaglavlja LLC/SNAP kada enkapsulira cijelu lokalnu mrežu protokoli u okvirima: FDDI, Token Ring, 100VG-AnyLAN, Ethernet, Brzi Ethernet, Gigabit Ethernet.
Istina, pri prijenosu IP paketa preko Etherneta, Fast Etherneta i Gigabitnih mreža Ethernet protokol IP koristi Ethernet DIX okvire.
Korištenje različitih vrsta Ethernet okvira
Automatsko prepoznavanje vrsta Ethernet okvira prilično je jednostavno. Za kodiranje tipa protokola, polje EtherType specificira vrijednosti veće od maksimalne duljine podatkovnog polja od 1500, tako da se Ethernet II okviri mogu lako razlikovati od ostalih tipova okvira prema vrijednosti L/T polja. Daljnje prepoznavanje vrste okvira provodi se prisutnošću ili odsutnošću LLC polja. LLC polja mogu nedostajati samo ako nakon polja duljine slijedi početak IPX paketa, naime polje kontrolne sume paketa od 2 bajta, koje je uvijek ispunjeno jedinicama, što rezultira vrijednošću od 255 bajtova. Ne može se pojaviti situacija u kojoj DSAP i SSAP polja istovremeno sadrže takve vrijednosti, tako da prisutnost dva 255 bajta ukazuje da je ovo Raw 802.3 okvir. U drugim slučajevima, daljnja analiza se provodi ovisno o vrijednostima polja DSAP i SSAP. Ako su jednaki 0*AA, onda je ovo Ethernet SNAP okvir, a ako nisu, onda je 802.3/LLC.
U tablici Slika 2 pruža informacije o tome koje vrste Ethernet okvira obično podržavaju implementacije popularnih protokola mrežnog sloja.
Tablica 2. Vrste Ethernet okvira koji podržavaju implementacije popularnih protokola mrežnog sloja.
P - preambula (8 bajtova):
· koristi se za sinkronizaciju mrežnih stanica;
· sadrži šifru 1010101 0 u prvih sedam bajtova i kod je 1010101 1 u zadnjem bajtu.
AN – adresa odredišta (6 bajtova):
· duljina polja je 6 bajtova, ali može biti 2 bajta ako je adresa postavljena od strane LAN administratora samo za unutarnju upotrebu;
· najznačajniji (prvi) bit u adresnom polju (Sl. 3.21) označava vrsta adrese(I/G – Pojedinačno/Grupno):
- 0 – odredišna adresa je pojedinac, tj. okvir je namijenjen određenoj radna stanica; u preostalim bitovima polja odredišne adrese, jedinstveni fizička adresa(MAC adresa) određene radne stanice;
- 1 – odredišna adresa je skupina, tj. okvir je namijenjen grupi radnih stanica (tada sljedeće znamenke označavaju adresu određene grupe radnih stanica), ili emitirati, ako su svi ostali bitovi jednaki 1, to jest, okvir je adresiran na sve radne stanice na LAN-u;
Drugi bit u adresnom polju označava metoda dodjele adrese(U/L – univerzalno/lokalno):
- 0 - adresa je univerzalni fizičku adresu na LAN-u, tj. dodijeljena adresa mrežnog adaptera centralno IEEE odbor koji distribuira tzv. organizacijski jedinstvene identifikatore (OUI) među proizvođačima mrežnih adaptera koji se nalaze u prva tri bajta adrese, a sljedeća tri bajta sadrže broj mrežnog adaptera koji je dodijelio proizvođač;
- 1 - adresa lokalni, tj. dodijeljen od strane LAN administratora i korišten samo unutar ove mreže.
AI – adresa izvora (6 bajtova):
· duljina polja je 6 bajtova, ali, kao i odredišna adresa, može biti duga 2 bajta;
· najvažniji bit prvog bajta (I/G polje) uvijek je 0;
ne može sadržavati adresu emitiranja:
FF-FF-FF-FF-FF-FF.
Vrsta - vrsta protokola (2 bajta):
više identificira vrstu protokola visoka razina, koji se koristi za prijenos ili primanje, i dopušta višestrukim protokolima visoke razine da dijele LAN bez razumijevanja sadržaja međusobnih okvira;
· primjeri vrijednosti polja "type" koje identificiraju različite protokole:
IP (internetski protokol) 080016
ARP (Address Resolution Protocol) 080616
Obrnuti ARP 803516
Apple Talk 809B16
NetWare IPX/SPX 813716
(ovdje indeks 16 označava heksadecimalni broj).
podaci - podatkovno polje (46-1500 bajtova):
· može imati duljinu od 46 do 1500 bajtova.
KS – kontrolni zbroj:
· sadrži ostatak količine viška ciklusa(Cyclic Redundancy Checksum - CRC), izračunat pomoću polinoma tipa CRC-32 za sva okvirna polja: AN+AI+Tip+Podaci(bez preambule).
Tako, minimalna duljina Ethernet okvir (bez preambule) 64 bajtovi, i maksimum– 1518 bajtova
Glavne razlike između ovog okvira i Ethernet II okvira su sljedeće:
1) iz osmobajtnog polja preambule P, koji je postao dug 7 bajtova, dodijeljeno je polje od jednog bajta ALI– „Razdjelnik početnog okvira” koji sadrži šifru 10101011 koja označava početak okvira;
2) umjesto polja “Vrsta protokola” pojavilo se polje od dva bajta D– “Duljina”, koja određuje duljinu podatkovnog polja u okviru; nepostojanje polja "Protocol Type" je zbog činjenice da 802.3/Novell okvir odgovara samo IPX/SPX protokolu i samo ovaj protokol može raditi s njim;
3) podatkovno polje može sadržavati od 0 do 1500 bajtova, ali ako je duljina polja manja od 46 bajtova, koristi se dodatno polje N– “Padding”, s kojim se okvir puni do minimalne dopuštene vrijednosti od 46 bajtova ako je podatkovno polje manje od 46 bajtova.
Dakle, duljina okvira kreće se od 64 do 1518 bajtova, ne računajući preambulu i znak početka okvira. Važna značajka IEEE 802.3 standard je mogućnost da aplikacijski proces prenosi podatke kraće od 46 bajtova, zbog činjenice da se okvir automatski proširuje na pravu veličinu prazne znakove u polju “Padding”. U Ethernet standard II takve situacije smatraju se pogrešnim.
802.3/LLC okvir (802.3/802.2 okvir)
Okvir 802.3/LLC (802.3/802.2) sadrži ista polja kao i Raw 802.3 (Slika 3.23). Jedina razlika je u tome što je LLC paket podsloja kontrole logičke veze (bez graničnih zastavica) umetnut u podatkovno polje, koje sadrži tri jednobajtna polja kao zaglavlje:
· DSAP(Pristupna točka odredišne usluge) – pristupna točka uslugama primatelja(1 bajt) određuje tip protokola gornje (mrežne) razine primatelja okvira;
· SSAP(Pristupna točka izvorne usluge) – pristupna točka izvorne usluge(1 bajt) određuje tip protokola gornjeg (mrežnog) sloja izvora okvira;
· U- upravljanje(1 ili 2 bajta) – sadrži informacije za upravljanje jednom od tri usluge koje pruža LLC podsloj;
Polja DSAP, SSAP I U oblik zaglavlje LLC paketa.
Budući da je kontrolno polje LLC paketa dugo 1 (u načinu LLC1) ili 2 bajta (u načinu LLC2), maksimalna veličina podatkovnog polja smanjena je na 1497 odnosno 1496 bajtova.
Ethernet SNAP okvir
Ethernet SNAP (SubNetwork Access Protocol) okvir je dizajniran da eliminira raznolikost u formatima okvira i kodiranju tipova protokola čije su poruke ugrađene u podatkovno polje Ethernet okvira.
Struktura okvira SNAP je razvoj strukture okvira 802.3/LLC uvođenjem dodatnih Zaglavlje SNAP protokola, koji se nalazi iza zaglavlja LLC paketa i uključuje 2 polja:
· identifikator organizacije(3 bajta) sadrži identifikator organizacije koja kontrolira kodove protokola navedene u polju "vrsta" (kodove protokola za LAN kontrolira IEEE, koji ima identifikator organizacije jednak 000000; ako u budućnosti budu potrebni drugi kodovi protokola, , tada je dovoljno navesti drugi identifikator organizacije, koji dodjeljuje ove kodove bez mijenjanja starih vrijednosti koda);
· tip(2 bajta) – sastoji se od 2 bajta i odgovara polju “Vrsta” okvira Ethernet II, odnosno koristi iste vrijednosti kodova višeg protokola mreža razini.
U isto vrijeme, 3 polja zaglavlja LLC paketa u Ethernet SNAP okviru imaju vrlo specifična značenja:
· DSAP
· SSAP(1 bajt) uvijek sadrži AA16 i označava da je okvir u formatu Ethernet vrsta SNAP;
· kontrolirati(1 bajt) sadrži broj 0316.
Algoritam za određivanje tipa okvira
Gotovo svi Ethernet mrežni adapteri mogu rukovati sa sva četiri tipa okvira, automatski ih prepoznajući.
Budući da za kodiranje vrste protokola, dvobajtno polje Vrsta/duljina navodi vrijednosti veće od maksimalne duljine polja podataka od 1500 ili heksadecimalni sustav radix 05DC16, Ethernet II okviri mogu se lako razlikovati od ostalih tipova okvira po vrijednosti ovog polja. Zatim provjerava prisutnost ili odsutnost LLC polja, koja mogu nedostajati samo ako iza polja duljine slijedi zaglavlje IPX paketa, odnosno 2-bajtno polje ispunjeno jedinicama. Zatim se provjeravaju vrijednosti polja DSAP i SSAP: ako su jednake AA16, onda je ovo Ethernet SNAP okvir, inače je to 802.3/LLC okvir.
CSMA/CD protokol
Bitni interval je interval koji odgovara prijenosu jednog bita, odnosno to je vrijeme između pojavljivanja dva uzastopna bita.
Budući da se koristi CSMA/CD protokol u Ethernet LAN S propusni kapaciteti mediji za prijenos podataka od 10 Mbit/s, 100 Mbit/s i 1 Gbit/s, korištenje koncepta bitnog intervala omogućuje nam generalizaciju opisa CSMA/CD protokola za sve ove mreže.
Prilikom prijenosa podataka Prema CSMA/CD protokolu stanice izvode sljedeće korake.
1. Slušanje prije početka transfera.
2. Odgoditi prijenose ako je kanal zauzet.
3. Početak prijenosa okvir ako je kanal slobodan.
4. Prijenos okvira i slušanje kolizije..
Ako dođe do kolizije, ali druge postaje to još nisu otkrile, mogu pokušati započeti emitiranje. Okviri tih stanica tada će biti uključeni u novu koliziju. Kako bi se izbjegla ova situacija, postaje uključene u sudar počinju emitirati signal zagušenja tako da sve druge stanice na segmentu mogu potvrditi da je linija zauzeta. Signal zagušenja – poseban niz od 32 bita tzv slijed pekmeza. Postaje uključene u sudar povećavaju svoje brojači pokušaja prijenosa. Stanica vjeruje da je upravlja segmentom kabel, ako je već prenesen više od 64 bajta. Poziva se kolizija do koje dolazi s okvirom dužim od 64 bajta kasni sudar , što obično ukazuje na neispravnu instalaciju kabelski sustav, na primjer, da neki segment može biti duži od navedenog u specifikaciji za ove vrste kabelski sustav.
5. Očekivanje prije ponovnog prijenosa.
6. Retransmisija ili prestanak rada.
Prilikom primanja podataka Stanica koja se nalazi na mreži mora izvršiti sljedeće radnje.
1. Pregled dolaznih okvira otkrivanje podataka i fragmenata.
2. Provjera adrese primatelj.
3. Provjera integriteta okvira podaci.
Kako bi se izbjegla obrada okvira koji su bili izobličeni tijekom prijenosa preko kanala ili nepravilno formirani na odašiljačkoj stanici, prijemna stanica mora provjeriti:
· duljina okvira: ako je okvir duži od 1518 bajtova, smatra se da je prepunjen; pretrpani okviri mogu biti posljedica grešaka mrežni upravljački program;
· redoslijed provjere okvira korištenje cikličkog redundantnog koda;
· ako slijed provjere nije točan, provjerava se poravnanje okvira: svi okviri moraju sadržavati cijeli broj bajtova (npr. ne 122,5 bajtova).
Ako sekvenca provjere okvira nije točna, ali okvir sadrži cijeli broj bajtova (ispravno poravnatih), smatra se da je došlo do pogreške sekvence provjere.
Dakle, provjera okvira od strane prijemne stanice treba odrediti:
· je li okvir fragment;
· Je li njegova duljina preduga?
· je li njegov kontrolni niz netočan;
· Je li ispravno poravnat?
Ako bilo koja provjera ne uspije, okvir se uništava
a njegov sadržaj se ne prosljeđuje protokolu mrežnog sloja na obradu.
4. Obrada okvira.
Višesegmentni Ethernet LAN-ovi. Uvjet za ispravnost LAN-a. Izračun dvostrukog vremena obrade (PDV). Izračun redukcije interframe intervala (PVV). Izračun pokazatelja performansi Ethernet LAN-a. Prednosti i nedostaci Ethernet LAN-a.
Ethernet LAN može kombinirati segmente izgrađene na bazi različiti tipovi kabeli: debeli ili tanki koaksijalni kabel, upredena parica, optički kabel. U tom slučaju, broj segmenata u mreži može premašiti prethodno određenu vrijednost od 5 u skladu s pravilom “5-4-3” kako bi Ethernet mreža koja se sastoji od segmenata različite fizičke prirode ispravno radila moraju biti ispunjeni osnovni uvjeti:
· broj stanica u mreži nije veći od 1024;
· maksimalna duljina svaki segment nije veći od veličine,
definirano u odgovarajućem standardu fizičkog sloja (500 m i
185 m – za debeli i tanki koaksijalni kabel;
100 m – za neoklopljenu upredenu paricu; 2000 m – za optički kabel);
· dvostruko vrijeme obrade signala (Path Delay Value, PDV) između dva najviše daleki prijatelj jedna od druge mrežne stanice ne više od 575 bitnih intervala;
· smanjenje međuokvirnog intervala (vrijednost varijabilnosti putanje, PVV) kada niz okvira prolazi kroz sve repetitore ne bi smjelo iznositi više od 49 bitnih intervala. Od kada šalje okvire krajnji čvorovi osigurati početnu međuokvirnu udaljenost od 96 bitnih intervala, tada nakon prolaska kroz repetitore ona ne smije biti manja od 96–49 = 47 bitnih intervala.
Usklađenost s ovim zahtjevima osigurava ispravan rad mreže čak iu slučajevima kada pravila konfiguracije definiraju maksimalni iznos repetitora i ukupne duljine mreže 2500 m.
Stanje ispravnosti LAN-a
Za ispravan rad Ethernet mreža mora osigurati da stanice uvijek mogu otkriti koliziju ako do nje dođe tijekom prijenosa okvira. Ako postaja prestane slušati prijenosni medij prije nego što dođe do kolizije, odaslani okvir bit će izgubljen. Stoga stanica za odašiljanje mora detektirati koliziju uzrokovanu okvirom koji je odaslala čak i prije nego završi slanje tog okvira. Budući da sve mrežne stanice slušaju kanal prije početka prijenosa, u najgorem slučaju može doći do kolizije kada se okviri prenose između mrežnih stanica koje su najudaljenije jedna od druge.
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 svi mrežni adapteri, upravljački programi mrežnih 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, tada se koristi 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.
