Format okvirja Ethernet: vrste, originalna različica in notranje spremembe

Glede na standard je strukturiran format okvirja (frame), ki vsebuje več ali manj informacijskih polj omrežnih modelov. Pri prenosu podatkov je okvir z velikostjo od 64 do 1518 bajtov odgovoren za pravilno oblikovanje pravil in uspešen prenos informacij prejemniku.

Protokol so v sedemdesetih letih izdelali znani proizvajalci računalnikov: DEC, Intel in Xerox. Prvotno se je imenoval Ethernet DIX, kasneje pa debelejši Ethernet (debel) z uporabo koaksialnega kabla. V poznih osemdesetih letih je bil nadgrajen v format Ethernet 2, ki podpira več funkcij in hitrosti. Približno istočasno je IEEE ustvaril standarde za internetna omrežja. V tem času je skočil hitrost: od 10 do 100 Mbit /s, nadaljnjih 1 Gbit /s, in danes - 10 Gbit /s IEEE 802.3 AE.


\ t Obstajajo dejavniki, ki razlikujejo lokalna od globalnih internetnih omrežij:
  • Manj geografske pokritosti.
  • Sredstva za hitri prenos podatkov.
  • Visoka pasovna širina od 100 Mbps do 10 Gbps, ki se uporablja v nadgrajenih omrežjih.
  • Za povezavo naprav ni potreben zakupljeni vod ali ponudnik internetnih storitev.
  • LOM je lahko majhen projekt za pisarno ali oddaljenega delavca.
  • Da bi vedeli, katereObstajajo vrste Ethernet okvirjev, malo zgodovine. Prvotno je bil Ethernet zasnovan za delo na dolgem koaksialnem kablu, ki povezuje vse računalnike v omrežju. Ta tip se imenuje vodilo. Ko je ena postaja poslala podatke, so jih vsi prejeli. Zasnovan je bil na podlagi dejstva, da bodo vsi slišali oddajo na odseku žice, ki se uporablja za povezavo. Zato izraza "vodilni segment" in "oddajne domene".


    Področje široke domene vključuje vse žice in računalnike, ki se med seboj slišijo, ko jih prenaša eden od računalnikov. Žični segment je del žice, ki se uporablja za povezavo dveh naprav. Zaradi dejstva, da so Ethernet omrežja sestavljena iz oddajnih domen, nimajo signala ure, kot je pogosto pri zaporednih povezavah. Namesto tega mora sistem ugotoviti, ali je žica uporabljena in če ne, poslati dovolj informacij, da jih lahko oddaljena postaja pravilno sinhronizira. Ta mehanizem, skupaj z zmožnostjo zaznavanja drugih računalnikov, poskuša pridobiti dostop do žične povezave, je formaliziran protokol, imenovan za odkrivanje večkratnega dostopa z nosilcem CSMA /CD. V modelu OSI je okvir na ravni kanala in je odgovoren za prenos brez napak in distribucijo toka bitov v bloke. Prva različica Etherneta I je temeljila na 16-bitnih poljih. Sodobna oblika Ethernet okvirja je bila prvič uporabljena v strukturi Ethernet II, preden je Inštitut za inženirje elektrotehnike in elektronike razvil standardni protokol IEEE802.3 prvi je leta 1983 postal 3raw.

    LAN komponente

    Lokalno omrežje je tradicionalno okolje za povezovanje uporabnikov in uporabo virov v obliki podatkov, aplikacij in drugih funkcij z vhodnimi in izhodnimi napravami, kot so kamere, osebni računalniki, televizorji in tiskalniki. Ena od najpomembnejših funkcij, ki jih imajo, je komunikacija z drugimi. Prek privzetih prehodov, kot tudi prek usmerjevalnikov in zunanjih naprav WAN. LAN služi kot prehod v globalno omrežje, ki zagotavlja bogastvo virov in sposobnost povezovanja s partnerji, ponudniki v formatu Ethernet. Danes lahko lokalna omrežja uporabijo različne potrošniške sheme iz majhne pisarne z nekaj napravami, povezanimi z internetom, s shemami, ki združujejo več zgradb in tisoče uporabnikov. Skupina oddaljenih zaposlenih in mobilnih uporabnikov se šteje kot razširitev omrežja podjetja z uporabo navideznih zasebnih linij VPN. Shema bo zagotavljala pregleden dostop do scenarija, v katerem bo interakcija uporabnika in njegovo delo zelo podobna neposredni povezavi z lokalnim omrežjem podjetja. Tipične komponente: končne točke, osebni računalniki, strežniki, IP telefoni, video konzola in omrežne naprave, ki zagotavljajo konsolidirano mesto za povezavo. Na primer, stikala, usmerjevalniki za povezovanje različnih omrežij v eni strukturi in včasih bolj tradicionalna središča kot splošni mediji. Omrežne kartice in kabli so prav tako del te zasnove.

    Struktura okvirja Ethernet

    V tem formatu lahko vsi stroji določijo kanal in ugotovijo prisotnost signalov drugih oddajnikov. To jim omogoča zaznavanje trkov, zaradi česar je okvir del protokola za zaznavanje. Računalnik v tem času načrtuje prenos v skladu z naključnim časovnikom, ki je različen za vsak stroj. To ustvarja funkcionalno okolje, ki dolgoročno zagotavlja dobro delovanje. Nekateri modeli so lahko funkcionalni, vendar s slabo zasnovanimi shemami, na primer, velika domena nasprotuje zelo velikemu številu naprav, ki uporabljajo isti kanal. To bo povečalo verjetnost hkratnega prenosa in morebitnih trkov, kar bo vodilo k splošnemu zmanjšanju produktivnosti. Druge težave so povezane z okvarjeno opremo, ki omrežju pošilja napake. Zato je naslednja pomembna funkcija kateregakoli nivoja protokola 2 obrezana. Okvir Ethernet je zabojnik, ki nosi bitove, ki se prenašajo po omrežju z oblikovanjem polja. Na primer, Ethernet 2 in IEEE 802.3 predstavljata zaporedje bitov, ki se uporabljajo za sinhronizacijo dveh medsebojno delujočih naprav in verifikacijsko zaporedje, ki se uporablja za celovitost, kot tudi naslov prejemnika in vir, naslov MAC.

    Lokalno omrežje

    Drug pomemben koncept v povezavi Ethernet LAN je obseg določenega prenosa. Na enem naslovu je samo en cilj - naslov prejemnika, ki predstavlja en stroj. To je najbolj tipičen pristop in MAC naslov je edinstvenidentifikator, ki se uporablja za pošiljanje takšnih okvirjev. Če jih protokoli in aplikacije pošljejo na vse naprave v omrežju, se uporabijo oddaje.

    Oddajanje je cilj, ki ga obdelujejo vse naprave. To je primerno za protokole, kot je ARP, ki zahtevajo pretvorbo naslovov IP v MAC brez informacij o lastniku IP. Večpredstavnostni prenos je v sredini med enojnim naslovom in oddajnimi oddajami. To ni ena in niso vse destinacije le specifična skupina. Z drugimi besedami, če stroji pripadajo skupini, ji bo dodeljen določen prenos ali paket. To je bolj dinamično, saj se stroji hitro in učinkovito združujejo in zapuščajo skupine. Primer multicast aplikacije: video konference, e-učenje in druge multimedijske vsebine s širokim dosegom uporabnikov. MAC naslovi so povezani s ponudnikom opreme. IEEE definira obsege, ki zagotavljajo edinstvenost, ki omogoča njihovo spreminjanje za posebne namene. Sestavljen je iz 24-bitnega edinstvenega organizacijskega identifikatorja ali OUI, ki identificira proizvajalca opreme, pa naj gre za omrežno kartico ali vrata usmerjevalnika. Ti 24-bitni podatki imajo 2 bitov s posebnim pomenom:
  • Navedba, ali obstaja povezava z oddajanjem ali več oddajanjem. Upravljani naslovni bit se običajno uporablja pri spreminjanju MAC.
  • 24-bitni naslov postaje, ki ga ureja in usklajuje določen dobavitelj opreme.
  • Standardi LAN

    Ethernet v smislu OSI se nanaša na raven kanala inima specifikacije na fizični ravni. Na primer, 1 GB in 10 Gbit Ethernet bodo imeli specifikacije na fizični ravni in povezave do optičnih vlaken in priključkov za večje hitrosti. Protokol je razdeljen na 2 podravni: okolje za nadzor dostopa in definiranje naslova MAC kot identifikacijske oblike za naprave v omrežju Ethernet. Sub-layer, ki nadzoruje logični kanal, bo vplival na zgornje ravni, ko bodo komponente obdelovale vsak paket, se bodo sklicevale na CSMA /CD.
    Formati okvirjev tehnoloških okvirjev Ethernet zagotavljajo naslavljanje MAC in metodo dostopa, imenovano CSMA /CD ali sistem za večkratni dostop za zaznavanje nesreč. To je točka metoda, ki zahvaljujoč edinstveni tehnologiji deluje za Ethernet in omogoča, da vsi stroji hkrati prenašajo signale, ne da bi bili prednostni, saj ima vsak enak dostop in je del protokola za večkratni dostop.

    Klasični model VLAN

    Okvir Ethernet II, znan tudi kot V2, je najpogostejši na internetu. Trenutno večina programov TCP /IP, kot so HTTP, FTP, SMTP in POP3, prenaša pakete na naslednji način. Oblika fizičnega sloja Ethernet II.



    dolžina



    opis



    medprostorska praznina



    Najmanj 12 bajtov



    Med dvema okviroma ni prostora. To pomeni, da mora naprava počakati na določeno časovno obdobje, preden pošlje drug okvir. Zagotavlja, da ima prejemnik dovolj časa za obdelavo sprejetega okvirja v drugo, kar omogoča takšne procese kotnastavitve kazalca medpomnilnika ali posodobitve statistike. Standardi Ethernet določajo minimalno dolžino 12-bitnega Ethernet okvira. Vmesniki lahko GE zmanjšajo vrzel na 64 bitov. Vmesniki 10GE lahko skrajšajo interval na 40 bitov



    Preambula



    7 bajtov



    Preambula mora biti 101010101010101010101010 101010101010101010101010 10101010 (v binarni obliki), skupaj 7 bajtov

    Označeni okvirji vsebujejo oznako VLAN za dodeljevanje virtualnega lokalnega omrežja (VLAN), ki ločuje strukturo na fizični in logični ravni. To pomeni, da lahko z uporabo podomrežja VLAN izvedete brez namestitve strojne opreme. Za identifikacijo okvirjev VLAN potrebujete polje Tag. Na fizični ravni VLAN deluje prek stikal. V modelu OSI VLAN deluje na ravni kanala 2 in upravlja tok podatkov. Z omrežjem VLAN lahko omrežje postane bolj učinkovito, saj se deli v podomrežju. Informacije, ki jih prekine stikalo, ustrezajo izbranim okvirjem. Polje Tag se izvaja pred poljem Type in uporablja 4 bajte, kar poveča minimalno velikost 4-bitnega Ethernet okvira.

    Sinhronizacija komunikacije 802.3

    Postopek sinhronizacije se izvaja s tokom bitov, ki omogoča oddajniku in sprejemniku sinhronizacijo povezave. Preambula je izmenični vzorec binarnih 56 enot in ničel. Preambula sledi ločilu začetnih okvirov:
  • Začni ločilo - vedno 10101011 in se uporablja za označevanje začetka informacij.
  • Naslov MAC naslov sprejme podatke. Ko kartica (NIC) posluša žico, to polje preverilastno MAC
  • Izhodni oddajnik MAC.
  • Dolžina okvira v bajtih. Čeprav lahko to polje vsebuje katerokoli vrednost od 0 do 65534, le redko presega 1500 za večino zaporednih povezav. Omrežja običajno uporabljajo zaporedne naprave za dostop do interneta.
  • Polnjenje podatkov (ali ime).
  • Tukaj so vstavljeni podatki. To je mesto, kjer so prikazane glava IP in druge informacije, če uporabljate IP prek Etherneta. To polje vsebuje informacije IPX, ko uporabljate IPX /SPX (Novell).
  • V razdelku za izpolnitev formata Ethernet 802 3 frame format obstajajo štiri posebna polja DSAP - ciljna dostopna točka, SSAP je vir dostopne točke zastrupitve, CTRL je nadzorni bit Ethernet in NLI je vmesnik omrežnega sloja.
  • FCS - Vsebuje kontrolno zaporedje okvirja, izračunano s cikličnim redundančnim preverjanjem (CRC), in omogoča odkrivanje napak in zavrnitev okvirja, če se zdi, da je poškodovan.
  • Ta različica 802.3 je bila neuspešna z imenom "Ethernet 802.3", ki jo je izdal Novell za razširjeno sprejetje standardov IEEE 802.3 in priljubljenega IPX /SPX, kar je na žalost privedlo do pogoste zamenjave s standardom. Za razliko od klasičnega modela Ethernet II okvir definira natančen konec zaporedja bitov za SFD. To identificira podatkovni paket kot standard 802.3 za prejemnika. Neobdelana imena datotek 802.3 ne vsebujejo ID-ja protokola, ker se lahko uporabita samo za Novell IPX. Poleg tega je posredovana informacija vedno predponirana z 2 bajti, ki sta sestavljena iz enot. To je edini način za razlikovanje"Surovi" okvir od drugih v družini 802.3. IEEE 802.3 raw se lahko uporablja samo za IPX, ker ni identifikatorja polja Ethernet. Neobdelano ime IEEE 802.3 je tudi nekoliko zavajajoče, ker je Novell prevzel ime, ne da bi vključeval IEEE, ko je okvir okvirja. Uporaba tega okvira pomeni dodatno delo za uporabnika, saj lahko pride do težav z združljivostjo med napravami. Od leta 1993 je Novell priporočil standard Ethernet 802.2, ki je uporabil IEEE 802.3, da bi se izognili zamenjavi s "surovim" okvirjem.

    Nove funkcije - DSAP in SSAP

    Za standardizacijo strukture 802.3 so bile uvedene nove funkcije - DSAP in SSAP, ki nadomestijo polje in kontrolno polje, ki vsebuje okvir LLC. Ta različica opredeljuje do 256 združljivih protokolov s pomembnimi informacijami, integriranimi v podatkovno polje. Novo kontrolno polje določa "logično povezavo" (LLC). Ta trenutek zagotavlja preglednost postopkov za izmenjavo medijev in lahko nadzoruje pretok informacij. DSAP ali dostopna točka do ciljne storitve je 1-bajtno polje, ki preprosto deluje kot kazalec na pomnilniški pomnilnik sprejemne postaje. Poroča NIC, ki posreduje informacije. Ta funkcionalnost je izjemno pomembna v primerih, ko uporabniki uporabljajo več nizov protokolov. SSAP ali dostopna točka do izvorne storitve je podobna DSAP in označuje vir procesa pošiljanja. Klasična struktura okvirja Ethernet 802.3 SNAP s posebno funkcijo je SNAP polje za več kot 256 protokolov. Njihove številke so 2 bajta, proizvajalec jih lahko integriraedinstveni identifikator (3 bajti). Za razliko od svojih predhodnikov, SNAP zagotavlja tudi združljivost z Ethernetom II. DSAP, SSAP in nadzor so jasno opredeljeni. Zaradi nedavno dodanega prostora za informacije 802.3 je SNAP izjemno vsestranski in omogoča interoperabilnost med različnimi protokoli. Kljub temu je prostor za dejanske podatke nekoliko manjši. Klasična struktura okvirja Ethernet 802.3 z oznakami. Polje z oznako vsebuje pomembne informacije za integracijo VLAN-ov. Oznake VLAN se lahko namestijo tudi v najbolj priljubljen format IEEE 802.3 sodobnega okvira. V tem okviru polje polja za oznake uporablja 4 bajte in je implementirano v specifikacijo dolžine. Minimalna velikost okvirja je zdaj povečana s 4 na 68. Pregled: bloki okvirja Ethernet. Bodite pozorni na mizo.

    Strukturni element



    Velikost okvirja Ethernet, bajt



    Funkcija




    Omejevalnik okvirja preambleStart (SFD)



    8



    Sinhronizacija zaporedja sprejemnikov, ki sproži okvir



    Ciljna destinacija (MAC)



    6



    Naslov strojne opreme ciljne omrežne kartice



    Naslov vira MAC)



    6



    Strojna oprema Adapter izhodne mreže



    Oznaka

    )

    4



    Dodatna oznaka VLAN za intr Grace in VLAN Network (IEEE 802.1 q)



    Vrsta



    2



    Ethernet II: označevanje protokolov raven 3



    dolžina



    2



    dolžina podatkov o zapisih



    Dostopna točka doDestinacijske storitve (DSAP)



    1



    Individualne točke dostopa do servisne točke



    do izvorne storitve (SSAP)



    1



    Vir za naprave za pošiljanje



    196)


    1



    Določa okvir LLC (logična referenca)



    Enkratni identifikator
    )

    5



    Polje za identifikacijo proizvajalčevega organizacijsko edinstvenega identifikatorja (OUI) in številke protokola (na primer "vrste" okvirjev Ethernet)



    Podatki



    44-1500 (omejitve, odvisne od strukture okvira)



    Podatki za prenos



    Okvir za preverjanje zaporedja (FCS)



    4



    Kontrolna vsota za izračun celotnega okvira




    Vmesni interval (IFS)



    -



    Zamik prenosa 96 μs

    254) Glava kanala za prenos podatkov
    Standard prenosa glave - odmik 0-5: naslov prejemnika. Prvih šest bajtov velikosti okvirja Ethernet je naslov prejemnika. Določa, kateri adapter pošilja podatkovni okvir. Ciljni URL navaja oddajno sporočilo, ki ga preberejo sprejemne naprave. Prvi trije bajti dodelitve so dodeljeni in odvisni od ponudnika IEEE. Ciljni format je enak v vseh izvedbah Ethernet. Naslednjih šest bajtov je izvorni naslov, standard je "Offset 6-11: Source Address". Označuje, kateri adapter je poslal sporočilo. Tako kot prejemnik, prvi trije bajtinavedite ponudnika kartice. Oblika vira je enaka v vseh izvedbah Ethernet. Bajti 13 in 14 vsebujejo dolžino podatkov v okviru, brez preambule, 32-bitnega CRC, DLC ali dolžine polja. Ne sme biti krajša od skupne dolžine 64 bajtov. Glava prenosnega kanala mora biti krmilna glava logičnega kanala, ki je opisana v specifikaciji IEEE 802.2. Namen naslova LLC je zagotoviti "luknjo v stropu" ravni prenosnega kanala. Z navedbo, v katerem medpomnilniku pomnilnika adapter vstavi okvir, zgornja raven omogoča, da zgornje ravni vedo, kje najdejo podatke. Poleg Offset 17: SAP, SAP je enobajtno kontrolno polje, ki določa vrsto okvira LLC. Ko se glava 802.2 pomakne od 43 do 1497 bajtov, je ponavadi sestavljena iz glave najvišje ravni, kot je TCP /IP ali IPX, in nato dejanskih podatkov. FCS: Zadnji 4 bajti, ki berejo adapter, so zaporedje uokvirjanja ali CRC. Ko se napetost na žici vrne na ničlo, pretvornik preveri zadnje 4 bajte, ki jih je prejel, s kontrolno vsoto, ki generira s kompleksnim polinomom. Če izračunana kontrolna vsota ne ustreza vrednosti v okvirju, zavrne in ne doseže pomnilnika pomnilnika na postaji.

    Primerjava 80211 proti 802,3

    Ena od razlik med 802.3 brezžičnimi okvirji Ethernet, 80211, je velikost okvirja. Kadri 802.3 imajo največjo velikost Ethernet okvirja 1518 bajtov z nosilnostjo 1500 bajtov. Če so okviri 802.3 označeni z 802.1 Q VLAN in prednostjo uporabnika, je največja velikost 802.3 1522 bajtov s koristnim obremenitvijo podatkov 1504 bajtov. 802.3 imajo samo izvorni naslov (SA) incilj (DA) v ravni 2. glave. 80211 ima do štiri polja v glavi MAC in uporablja samo tri polja naslova MAC (4 v okolju WDS). Standard 80211 je zmožen prenašati hitri format okvirja Ethernet z nosilnostjo MSDU. To je 2304 bajtov zgornje ravni. Naslov MAC, ki ga uporabljajo okvirji 80211, je veliko bolj zapleten kot pri okvirih Ethernet. Glede na to, ali je promet 80211 naraščajoč ali padajoč, se bo spremenilo vsako od štirih polj MAC v ravni 2 glave. Struktura Ethernet IEEE 802.3 danes je najbolj priljubljena in široko uporabljena v lokalnem omrežju. Vendar pa nekateri protokoli zahtevajo več prostora za specifične informacije. Zato obstajajo možnosti okvirja IEEE 80211, ki zagotavljajo dodatne podatkovne bloke za specifične informacije, vključno s podaljšanji SNAP in oznakami VLAN.

    Sorodne publikacije