View
39
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
Osnove Etherneta. Studij FER-2 Studijski program Računarstvo VI semestar Modul Telekomunikacije i informatika Predmet Lokalne mreže (preporučeni izborni predmet modula). doc . dr. sc. Željko Ilić. Počeci Etherneta. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
ZTZTELELZTZTELEL
Osnove EthernetaOsnove Etherneta Osnove EthernetaOsnove Etherneta
Studij FER-2Studijski program Računarstvo
VI semestarModul Telekomunikacije i informatika
Predmet Lokalne mreže
(preporučeni izborni predmet modula)
doc. dr. sc. Željko Ilić
Osnove Etherneta 2/30
Počeci EthernetaPočeci EthernetaPočeci EthernetaPočeci Etherneta
22. svibnja 1973. Bob Metcalf (Xerox) s kolegama razvio prvi eksperimentalni ethernetski sustav namijenjen povezivanju uređaja Xerox Alto prijenosna brzina 2,94 Mbit/s nazvana Alto Aloha Network 1973. ime promijenjeno u Ethernet
namijenjen povezivanju bilo kakvih računala 1976. Ethernet prikazan po prvi puta
National Computer Conference prvi rad "Ethernet: Distributed Packet Switching for
Local Computer Networks" 1978. izdan patent za Ethernet
Osnove Etherneta 3/30
Originalni ethernetski sustavOriginalni ethernetski sustavOriginalni ethernetski sustavOriginalni ethernetski sustav
Osnove Etherneta 4/30
Razvoj standardaRazvoj standardaRazvoj standardaRazvoj standarda
originalni standard za Ethernet 10 Mbit/s objavili ga Digital, Intel i Xerox 1980. DIX Ethernet "The Ethernet, A Local Area Network
Data Link Layer and Physical Layer Specifications"
standard je predan na usvajanje odboru IEEE 802, grupi Data Link and Medium Access Control
DIX v2.0 – Ethernet II (zadnja verzija, 1982.)
1982. združene DIX i IEEE verzije nastala prva verzija standarda IEEE 802.3 prihvatili ga i NIST, ECMA, ANSI, a 1990. ISO kao
ISO/IEC 8802-3
Osnove Etherneta 5/30
Struktura Ethernet okviraStruktura Ethernet okviraStruktura Ethernet okviraStruktura Ethernet okvira
preambula namijenjena sinkronizaciji prijemnika IEEE 802.3 – 7 10101010 Ethernet DIX – 7 10101010 + 10101011
SFD – samo u IEEE 802.3 = 10101011
7 1 6 6 2 46 do 1500 4
8 6 6 2 46 do 1500 4
IEEE 802.3 okvir
Ethernet DIX okvir
preambula SFD DA SA L/ET LLC PDU
preambula DA SA ET korisnička informacija
FCS
FCS
Osnove Etherneta 6/30
Struktura Ethernet okvira (II)Struktura Ethernet okvira (II)Struktura Ethernet okvira (II)Struktura Ethernet okvira (II)
DA IEEE 802.3 – bitovi I/G, U/L Ethernet DIX – samo I/G, U/L = 0
osim u slučaju razašiljanja
Ethernet DIX – ET
IEEE 802.3 – L/ET ET dodan standardu 1997. ako je L/ET ≤ 1500 – to je L ako je L/ET ≥ 1536 (0x06-00) – to je ET međudjelovanje oba standarda je omogućeno vrijednosti polja ET na http://standards.ieee.org
Osnove Etherneta 7/30
Struktura Ethernet okvira (III)Struktura Ethernet okvira (III)Struktura Ethernet okvira (III)Struktura Ethernet okvira (III)
polje korisničke informacije Ethernet DIX, duljina između 46 i 1500 okteta
softver mrežnog protokola zadužen da šalje barem 46 okteta
IEEE 802.3, duljina između 46 i 1500 okteta ako je LLC SDU manji od 46 okteta, koristi se
polje PAD za nadopunjavanje sadržaj polja PAD nije definiran standardom
detekcija kraja okvira sučelje poravnava primljeni okvir na višekratnik
od osam bita da se izbjegnu tzv. dribble bits ako je vrijednost CRC-a u redu, okvir je ispravan
Osnove Etherneta 8/30
Protokol CSMA/CDProtokol CSMA/CDProtokol CSMA/CDProtokol CSMA/CD
krajnji uređaj (DTE A) mjeri napon na mediju time otkriva eventualno prisustvo nosioca na
mediju (carrier sensing) ako je mjereni napon dovoljno velik, stanica A zaključuje
da već neka druga stanica u lokalnoj mreži šalje svoj okvir
DTE A odgađa slanje vlastitog okvira
kad je napon kojeg stanica A mjeri na mediju dovoljno mali, A zaključuje da je medij slobodan (idle)
pokrene brojač koji mjeri IFG (traje koliko i 96 bita) nakon isteka IFG-a stanica A počinje slati okvir
Osnove Etherneta 9/30
Sudari okviraSudari okviraSudari okviraSudari okvira
ako je za vrijeme dok A šalje svoj okvir neki drugi krajnji uređaj počeo slati okvir nastupit će sudar ta dva okvira (kolizija) u slučaju sudara okvira sve će stanice u LAN-u
izmjeriti povećani napon i utvrditi koliziju ta se procedura naziva otkrivanje sudara
okvira stanice koje su za to vrijeme slale okvire
obustavit će daljnje slanje korisničkih informacija neposredno nakon toga će svaka od njih poslati
signal zagušenja (jam signal) duljine 32 bita i potpuno prekinuti slanje bilo kakvog signala
svaka stanica pokreće algoritam TBEB
Osnove Etherneta 10/30
Minimalna duljina MAC okviraMinimalna duljina MAC okvira Minimalna duljina MAC okviraMinimalna duljina MAC okvira
odsječak traje kao 512 bita minimalna duljina
MAC okvira mora biti veća ili jednaka trajanju odsječka (slot)
2
DTEA
DTEB
t t
signalzagušenja
Osnove Etherneta 11/30
Algoritam TBEB (Truncated Binary Exponential Algoritam TBEB (Truncated Binary Exponential Backoff)Backoff)Algoritam TBEB (Truncated Binary Exponential Algoritam TBEB (Truncated Binary Exponential Backoff)Backoff)
pokreće se nakon što nastupi kolizija pri slanju nekog paketa k = 1 /*postavlja se kod prvog sudara na paketu*/ ako je k attempt limit /*pri narednim sudarima*/
m = min(k, backoff limit) odaberi n, 0 n < 2m
vrijeme ponovnog slanja okvira = n (trajanje odsječka) k = k + 1
u IEEE 802.3 attempt limit = 16, backoff limit = 10
ako zbog kolizija stanica niti nakon 16 pokušaja slanja istog okvira ne uspije, prekida slanje i obavještava više slojeve
Osnove Etherneta 12/30
Primjer ethernetskog CSMA/CD LAN-aPrimjer ethernetskog CSMA/CD LAN-aPrimjer ethernetskog CSMA/CD LAN-aPrimjer ethernetskog CSMA/CD LAN-a
kad stanice 2 i 5 pokušavaju istovremeno poslati okvire, dolazi do sudara
Osnove Etherneta 13/30
Rani i kasni sudari okviraRani i kasni sudari okviraRani i kasni sudari okviraRani i kasni sudari okvira
rani sudar: stanica A još uvijek šalje
okvir i mjeri napon na mediju
detektira sudar šalje signal zagušenja i
ponavlja postupak slanja okvira
kasni sudar: stanica A je prestala sa
slanjem okvira prije nego što je signal sudara došao do nje
nije detektirala koliziju
Osnove Etherneta 14/30
Rani kasni sudari okvira (II)Rani kasni sudari okvira (II)Rani kasni sudari okvira (II)Rani kasni sudari okvira (II)
rani sudari su normalna pojava u ethernetskim LAN-ovima krnji okvir koji nastane kolizijom naziva se
fragment (runt) ako sudar nastane na preambuli, stanica završava
njeno slanje i šalje signal zagušenja
kasni sudari su neregularna pojava ukazuju na napravilno dimenzioniranu lokalnu
mrežu (maksimalne udaljenosti u LAN-u prevelike)
Osnove Etherneta 15/30
Naizmjenični i dvosmjerni prijenosNaizmjenični i dvosmjerni prijenosNaizmjenični i dvosmjerni prijenosNaizmjenični i dvosmjerni prijenos
a) naizmjenični prijenos (half-duplex) b) dvosmjerni prijenos (full-duplex)
fizička poveznica (link)Tx
Rx Tx
Rx
stanicaA
stanicaB
t
t
A→B
B→A
kolizija
a)t
t
A→B
B→A
b)
Osnove Etherneta 16/30
Naizmjenični i dvosmjerni EthernetNaizmjenični i dvosmjerni EthernetNaizmjenični i dvosmjerni EthernetNaizmjenični i dvosmjerni Ethernet
ako se na linku koristi CSMA/CD to je naizmjenični ethernetski link podržavaju ga i obnavljači i komutatori
ako se na linku ne koristi CSMA/CD to je dvosmjerni ethernetski link podržavaju ga samo komutatori u dvosmjernom načinu rada podsloj MAC koristi
samo tri parametra metode CSMA/CD: IFG (96 bita), minimalnu duljinu okvira (64 okteta) i maksimalnu duljinu okvira (1518 okteta)
Osnove Etherneta 17/30
Ethernet brzine 10 Mbit/sEthernet brzine 10 Mbit/sEthernet brzine 10 Mbit/sEthernet brzine 10 Mbit/s
PMA
MAC
LLC
PLS
AUI
viši slojevi
MAU = transceiver
MDI
prijenosni medij
transceiver
LANkontroler
IEEE adresaEPROM
transformator
AUI
BNC konektor
spremnik
AUIkonektor
RJ-45 konektor
fizički sloj (PHY) čine podslojevi PLS i PMA te sučelja AUI i MDI
NIC(mrežna kartica)
PHY
Osnove Etherneta 18/30
Standardi fizičkog sloja pri brzini 10 Mbit/sStandardi fizičkog sloja pri brzini 10 Mbit/sStandardi fizičkog sloja pri brzini 10 Mbit/sStandardi fizičkog sloja pri brzini 10 Mbit/s
10BASE5 – debeli Ethernet (Thick Ethernet)
10BASE2 – tanki Ethernet (Cheapernet)
10BASE-T – parični Ethernet
FOIRL (Fibre Optic Inter-Repeater Link) optički standard za povezivanje obnavljača
10BASE-F – optički standardi 10BASE-FL (Fiber Link) - specificira uporabu dviju višemodnih
optičkih niti 10BASE-FB (Fiber Backbone) – samo za povezivanje obnavljača 10BASE-FP (Fiber Passive) – pasivni optički LAN
Osnove Etherneta 19/30
Segmenti ethernetskog LAN-aSegmenti ethernetskog LAN-aSegmenti ethernetskog LAN-aSegmenti ethernetskog LAN-a
STA 1 STA 2 STA N. . . .
mrežni segment
STA 1 STA N. . . .
mrežni
segment
obnavljač
STA 1 STA N. . . .
mrežni
segment
komutator
Osnove Etherneta 20/30
10BASE510BASE510BASE510BASE5
maksimalna duljina segmenta 500 metara na segmentu dozvoljeno maksimalno 100 MAU-a minimalni dozvoljeni razmak između MAU-a 2,5 m
DTEmrežnakartica
MAU
15-pinski AUI konektor
AUI kabel(max. 50m)
debeli koaksijalni segment(max. 500m)
MDI
“N” konektor
terminator 50
MAU obavlja detekciju sudara SQE test detekciju
predugačkih okvira
debeli koaksijalni kabel promjer 1 cm radijus savijanja manji od 25,4 cm
Osnove Etherneta 21/30
10BASE210BASE210BASE210BASE2
maksimalna duljina segmenta 185 metara na segmentu dozvoljeno maksimalno 30 MAU-a minimalni dozvoljeni razmak između MAU-a 0,5 m
DTEmrežnakartica MAU
BNC konektor
BNC-T konektor
BNC terminator 50
tanki koaksijalni kabel(max. 185m)
BNC MDI
tanki koaksijalni kabel promjer 0,5 cm radijus savijanja manji od 5 cm
Osnove Etherneta 22/30
10BASE-T10BASE-T10BASE-T10BASE-T
standardom 10BASE-T moguće je i izravno povezati dva računala (bez posredstva obnavljača)
DTEmrežnakartica MAU
8-pinski konektor (MDI)
parični obnavljač (hub)
BNC MDI
8-pinski RJ-45
UTP kabel, 100 omamax. 100 m
15-pinski AUI konektor
Osnove Etherneta 23/30
Optički standardiOptički standardiOptički standardiOptički standardi FOIRL (Fibre Optic Inter-Repeater Link)
maksimalna duljina linka između obnavljača 1 km
10BASE-FL DTE-obnavljač; obnavljač-obnavljač dvije multimodne optičke niti (MMF) maksimalna duljina linka između dva MAU-a 2 km
10BASE-FB dvije MM niti samo za povezivanje obnavljača maksimalna duljina linka između dva MAU-a 2 km
10BASE-FP duljina segmenta je ograničena na 1 km na središnju pasivnu zvijezdu smije biti priključeno najviše 33
stanice
Osnove Etherneta 24/30
ObnavljačiObnavljačiObnavljačiObnavljači
obnavljač (repeater) je uređaj za međusobno povezivanje segmenata LAN-a radi isključivo na fizičkom sloju ako ima više od dva priključka naziva se
multiport repeater obnavljač u 10BASE-T okolini se naziva hub
DTEA
DTEB
DTEC
DTED
A šaljeokvir
obnavljač
1 2 3 4 5 6 7 8
B primaokvir
C primaokvir
D primaokvir
Osnove Etherneta 25/30
Osnovna načela rada obnavljačaOsnovna načela rada obnavljačaOsnovna načela rada obnavljačaOsnovna načela rada obnavljača
Osnove Etherneta 26/30
Protokolni slojevi u obnavljačuProtokolni slojevi u obnavljačuProtokolni slojevi u obnavljačuProtokolni slojevi u obnavljaču
osnovna zadaća obnavljača: obnavljač će primljeni signal pojačati, obnoviti mu oblik, i
poslati na sve ostale aktivne priključke
sloj obnavljača
obnavljač
PMA
MDI
AUI
prijenosni medij
MAU
ako obnavljač na jednom od priključaka detektira sudar, tada prekida slanje okvira i šalje signal zagušenja svim aktivnim priključcima
obnavljač izolira segment u kvaru port partitioning
obnavljač mora obnoviti preambulu primljenog signala obrada okvira u obnavljaču dovodi do pojave
zamjetnog kašnjenja
u obnavljaču se skraćuje IFG
Osnove Etherneta 27/30
Domena sudara okviraDomena sudara okviraDomena sudara okviraDomena sudara okvira
to je područje unutar LAN-a unutar kojeg kad bilo koja dva uređaja šalju svoje okvire istovremeno nastupi sudar okvira
most/usmjerivač
obnavljač
obnavljač obnavljač
mreža obnavljača
radna stanica
radna stanica
domena sudara okvira
kraj područja razašiljanja na fizičkom sloju, tj. kolizijske
domene
Osnove Etherneta 28/30
Međusbno povezivanje obnavljačaMeđusbno povezivanje obnavljačaMeđusbno povezivanje obnavljačaMeđusbno povezivanje obnavljača
pravilo: okvir između bilo koje dvije stanice smije proći kroz najviše četiri (pet) obnavljača
Osnove Etherneta 29/30
Međusbno povezivanje obnavljača (II)Međusbno povezivanje obnavljača (II)Međusbno povezivanje obnavljača (II)Međusbno povezivanje obnavljača (II)
efikasniji način povezivanja obnavljača
Osnove Etherneta 30/30
Najveći dozvoljeni raspon 10BASE LAN-aNajveći dozvoljeni raspon 10BASE LAN-aNajveći dozvoljeni raspon 10BASE LAN-aNajveći dozvoljeni raspon 10BASE LAN-a
ako se LAN sastoji samo od obnavljača i krajnjih korisničkih uređaja max. 2800 m
detaljna pravila za projektiranje LAN-ova definirana u dokumentima IEEE-a Transmission System
Model 1 & 2 osnovno pravilo 5/4/3
Recommended