Ethernet nedir - İnternet ağının temel avantajları. Ethernet ağ teknolojisi

O ve asistanı David Boggs, "Ethernet: Yerel Bilgisayar Ağları İçin Dağıtılmış Paket Anahtarlama" başlıklı bir broşür yayınladı.

Koaksiyel kabloya göre bükümlü çift kablo kullanmanın avantajları:

Optik kabloya geçmenin nedeni, tekrarlayıcı olmayan segmentin uzunluğunu artırma ihtiyacıydı.

Erişim kontrolü yöntemi (ağ üzerinde koaksiyel kablo) - taşıyıcı algılamalı ve çarpışma algılamalı çoklu erişim (CSMA/CD, Çarpışma Algılamalı Taşıyıcı Algılama Çoklu Erişim), veri aktarım hızı 10 Mbit/s, paket boyutu 72 ila 1526 bayt arasında, veri kodlama yöntemleri açıklanmaktadır. Çalışma modu yarı çift yönlüdür, yani düğüm aynı anda bilgi gönderip alamaz. Paylaşılan bir ağ bölümündeki düğüm sayısı 1024 iş istasyonu sınırıyla sınırlıdır (fiziksel katman spesifikasyonları daha sıkı kısıtlamalar getirebilir; örneğin, ince bir koaksiyel bölüme 30'dan fazla iş istasyonu bağlanamaz ve 100'den fazla iş istasyonu bağlanamaz). kalın bir koaksiyal segment). Bununla birlikte, tek bir paylaşılan bölüm üzerine kurulu bir ağ, esas olarak yarı çift yönlü çalışma modu nedeniyle, düğüm sayısı sınırına ulaşılmadan çok önce etkisiz hale gelir.

MAC adresleri

Ethernet standardını tasarlarken, her ağ kartının (ve yerleşik ağ arayüzünün) üretim sırasında içine eklenmiş benzersiz bir altı baytlık sayıya (MAC adresi) sahip olması sağlandı. Bu numara, çerçevenin göndericisini ve alıcısını tanımlamak için kullanılır ve ağda yeni bir bilgisayarın (veya ağ üzerinde çalışabilen başka bir cihazın) göründüğü varsayılır. ağ yöneticisi MAC adresini yapılandırmanıza gerek yoktur.

MAC adreslerinin benzersizliği, her üreticinin IEEE Kayıt Otoritesi koordinasyon komitesinden on altı milyon (2^24) adres aralığı alması ve tahsis edilen adresler tükendiğinde yeni bir aralık talep edebilmesiyle sağlanır. Bu nedenle üretici, MAC adresinin en önemli üç baytına göre belirlenebilir. Üreticiyi MAC adresine göre belirlemenizi sağlayan tablolar vardır; özellikle arpalert gibi programların içerisinde yer alıyorlar.

Ağ kartı başlatıldığında MAC adresi ROM'dan bir kez okunur; ardından tüm paketler işletim sistemi tarafından oluşturulur. Hepsi modern işletim sistemi değiştirmenize izin verin. Windows için, en azından Windows 98'den başlayarak kayıt defterinde değişti. Bazı ağ kartı sürücüleri bunu ayarlarda değiştirmeyi mümkün kıldı, ancak değişiklik kesinlikle her kart için işe yarar.

Bir süre önce, ağ kartı sürücüleri MAC adresinizi değiştirmenize izin vermediğinde ve alternatif seçenekler iyi bilinmediğinde, bazı İnternet sağlayıcıları trafiği hesaplarken ağdaki bir makineyi tanımlamak için bunu kullanıyordu. Programlar Microsoft Office, ile başlayan Ofis sürümleri 97, benzersiz bir GUID tanımlayıcının parçası olarak ağ kartının MAC adresini düzenlenen belgeye kaydetti. . Mac Adresi yönlendirici, oturum açıldığında Mail.Ru aracısı tarafından sunucusuna açık metin olarak iletildi.

Ethernet Türleri

Veri aktarım hızına ve aktarım ortamına bağlı olarak çeşitli teknoloji seçenekleri mevcuttur. Yığını aktarma yönteminden bağımsız olarak ağ protokolü ve programlar aşağıda listelenen seçeneklerin hemen hemen hepsinde aynı şekilde çalışır.

Bu bölüm şunları sağlar: Kısa Açıklama herkes resmen mevcut çeşitler. Bazı nedenlerden dolayı, birçok üretici ana standarda ek olarak diğer özel ortamların kullanılmasını önermektedir - örneğin, ağ noktaları arasındaki mesafeyi artırmak için fiber optik kablo kullanılır.

Ethernet kartlarının ve diğer aygıtların çoğu, hız ve dubleks arasında otomatik anlaşmayı kullanarak birden fazla veri hızını destekler. en iyi bağlantı iki cihaz arasında. Otomatik algılama çalışmazsa hız partnere göre ayarlanır ve mod etkinleştirilir yarım çift yönlü iletim. Örneğin bir cihazda 10/100 Ethernet bağlantı noktasının bulunması, cihazın 10BASE-T ve 100BASE-TX teknolojilerini kullanarak çalışabileceği anlamına gelirken, 10/100/1000 Ethernet bağlantı noktasının 10BASE-T, 100BASE-TX ve 1000BASE-'yi desteklediği anlamına gelir. TX standartları.T.

Erken Ethernet Değişiklikleri

• Xerox Ethernet- Orijinal teknoloji, 3 Mbit/s hız, Versiyon 1 ve Versiyon 2 olmak üzere iki versiyonu mevcuttur, çerçeve formatı En son sürüm halen yaygın olarak kullanılmaktadır.
• 1GENİŞ36- geniş bir dağıtım alamadı. Üzerinde çalışmanıza izin veren ilk standartlardan biri uzun mesafeler. Kablo modemlerde kullanılana benzer geniş bant modülasyon teknolojisi kullanıldı. Veri aktarım ortamı olarak koaksiyel kablo kullanıldı.
• 1BASE5- StarLAN olarak da bilinen bu, bükümlü çift kabloların kullanıldığı Ethernet teknolojisinin ilk modifikasyonudur. 1 Mbit/s hızında çalıştı ancak ticari kullanım alanı bulamadı.

10 Mbit/s Ethernet

• 10BASE5 IEEE 802.3 (“Fat Ethernet” olarak da bilinir), 10 Mbps veri aktarım hızına sahip teknolojinin özgün gelişimidir. İlk IEEE standardını takiben koaksiyel kablo kullanılır. dalga empedansı 50 Ohm (RG-8), maksimum segment uzunluğu 500 metredir.
• 10BASE2,IEEE 802.3a ("İnce Ethernet" olarak adlandırılır) - kabloyu bağlamak için bilgisayarlar birbirine bağlı, maksimum 185 metre segment uzunluğuna sahip RG-58 kablosunu kullanır. ağ kartı bir T konektörüne ihtiyacınız vardır ve kabloda bir BNC konektörü bulunmalıdır. Her iki uçta sonlandırıcılar gerektirir. Uzun yıllar boyunca bu standart ana standarttı. Ethernet teknolojileri.
• StarLAN 10- Verileri 10 Mbit/s hızında iletmek için bükümlü çift kabloların kullanıldığı ilk gelişme. Daha sonra 10BASE-T standardına dönüştü.

Simpleks modunda çalışan ikiden fazla cihazı tek bir bükümlü çift kabloya (bölüm) bağlamak teorik olarak mümkün olmasına rağmen, koaksiyel kabloyla çalışmaktan farklı olarak böyle bir şema asla Ethernet için kullanılmaz. Bu nedenle, tüm bükümlü çift ağlar bir yıldız topolojisi kullanırken, koaksiyel kablo ağları bir veri yolu topolojisi kullanır. Bükümlü çift kablolar üzerinde çalışmaya yönelik sonlandırıcılar her cihaza yerleştirilmiştir ve hatta ek harici sonlandırıcıların kullanılmasına gerek yoktur.

• 10BASE-T, IEEE 802.3i - Veri iletimi için Kategori-3 veya Kategori-5'in 4 teli bükümlü çift kablo (iki bükümlü çift) kullanılır. Maksimum segment uzunluğu 100 metredir.
• FOLYO- (İngilizce'den kısaltma. Fiber optik tekrarlayıcılar arası bağlantı ). Veri iletimi için optik kablo kullanan Ethernet teknolojisinin temel standardı. Tekrarlayıcı olmadan maksimum veri aktarım mesafesi 1 km'dir.
• 10BASE-F, IEEE 802.3j - 2 kilometreye kadar mesafelerde optik kablo kullanan 10 Mbps Ethernet standartları ailesi için temel terim: 10BASE-FL, 10BASE-FB ve 10BASE-FP. Yukarıdakilerden yalnızca 10BASE-FL yaygınlaştı.
• 10BASE-FL(Fiber Link) - FOIRL standardının geliştirilmiş bir versiyonu. İyileştirme, segment uzunluğunun 2 km'ye çıkarılmasıyla ilgiliydi.
• 10BASE-FB(Fiber Omurga) - Şu anda kullanılmayan bir standarttır, tekrarlayıcıların bir omurgada birleştirilmesi amaçlanmıştı.
• 10BASE-FP(Fiber Pasif) - Tekrarlayıcılara ihtiyaç duyulmayan pasif yıldız topolojisi hiç kullanılmamıştır.

Hızlı Ethernet (Hızlı Ethernet, 100 Mbit/s)

• 100BASE-T- veri aktarım ortamı olarak bükümlü çift kabloları kullanan standartlar için genel bir terim. 100 metreye kadar segment uzunluğu. 100BASE-TX, 100BASE-T4 ve 100BASE-T2 standartlarını içerir.
• 100BASE-TX, IEEE 802.3u - yıldız ağlarında kullanım için 10BASE-T standardının geliştirilmesi. Dahil olmuş bükümlü çift Kategori 5, aslında yalnızca iki ekransız iletken çifti kullanılarak desteklenir çift ​​yönlü iletim veri, 100 m'ye kadar mesafe.
• 100BASE-T4- kategori 3 bükümlü çift kablo kullanan bir standart. Dört iletken çiftinin tümü kullanılır, veri iletimi yarı çift yönlü olarak gerçekleşir. Pratik olarak kullanılmaz.
• 100BASE-T2- kategori 3 bükümlü çift kablo kullanan bir standart. Yalnızca iki çift iletken kullanılır. Destekleniyor Tam dubleks Sinyaller her bir çift boyunca zıt yönlerde yayıldığında. Tek yönde iletim hızı 50 Mbit/s'dir. Pratik olarak kullanılmaz.
• 100BASE-FX- tek modlu fiber kullanan bir standart. Maksimum segment uzunluğu yarı çift yönlüde 400 metre (garantili çarpışma tespiti için) veya tam çift yönlüde 2 kilometredir.
• 100BASE-SX- çok modlu fiber kullanan bir standart. Maksimum uzunluk, yalnızca optik kablodaki zayıflama miktarı ve vericilerin gücü ile sınırlıdır. farklı malzemeler 2 ila 10 kilometre arasında.
• 100BASE-FX WDM- tek modlu fiber kullanan bir standart. Maksimum uzunluk yalnızca fiber optik kablodaki zayıflama miktarı ve vericilerin gücü ile sınırlıdır. Arayüzler iki tipte gelir, vericinin dalga boyu farklıdır ve sayılarla (dalga boyu) veya bir rakamla işaretlenir. Latince harf A(1310) veya B(1550). Yalnızca eşleştirilmiş arayüzler çiftler halinde çalışabilir: bir tarafta 1310 nm'de, diğer tarafta 1550 nm'de bir verici vardır.

Gigabit Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Gbit/s)

10 Gigabit Ethernet (Ethernet 10G, 10 Gbps)

Yeni 10 Gigabit Ethernet Standardı Yedi Standardı İçeriyor fiziki çevre LAN, MAN ve WAN için. Şu anda IEEE 802.3ae değişikliği kapsamındadır ve IEEE 802.3 standardının bir sonraki revizyonuna dahil edilmelidir.

• 10GBASE-CX4- CX4 bakır kablo ve InfiniBand konektörlerini kullanan kısa mesafeler için (15 metreye kadar) 10 Gigabit Ethernet teknolojisi.
• 10GBASE-SR- Çok modlu fiber kullanan kısa mesafeler için (kablo tipine bağlı olarak 26 veya 82 metreye kadar) 10 Gigabit Ethernet teknolojisi. Ayrıca yeni çok modlu fiber (2000 MHz/km) kullanarak 300 metreye kadar mesafeleri destekler.
• 10GBASE-LX4- çok modlu fiber üzerinden 240 ila 300 metrelik mesafeleri desteklemek için dalga boyu çoğullamayı kullanır. Ayrıca tek modlu fiber kullanıldığında 10 kilometreye kadar mesafeleri destekler.
• 10GBASE-LR Ve 10GBASE-ER- bu standartlar sırasıyla 10 ve 40 kilometreye kadar olan mesafeleri destekler.
• 10GBASE-SW, 10GBAZ-LW Ve 10GBASE-EW- Bu standartlar kullanılıyor fiziksel arayüz OC-192/STM-64 SONET/SDH arayüzüyle hız ve veri formatı açısından uyumludur. Aynı kablo türlerini ve iletim mesafelerini kullandıkları için sırasıyla 10GBASE-SR, 10GBASE-LR ve 10GBASE-ER standartlarına benzerler.
• 10GBASE-T,IEEE 802.3an-2006 - 4 yıllık geliştirme sürecinin ardından Haziran 2006'da kabul edildi. Korumalı bükümlü çift kablo kullanır. Mesafeler - 100 metreye kadar.
• 10GBASE-KR

Harting, kurulum için alet gerektirmeyen dünyanın ilk 10 Gigabit RJ-45 konektörünün oluşturulduğunu duyurdu: HARTING RJ Industrial 10G.

40 Gigabit ve 100 Gigabit Ethernet

802.3ba Grubu, ağ çekirdek bilişimi ve uygulamaları için bant genişliği gereksinimlerinin giderek arttığını gözlemlemiştir. farklı hızlarda Bu, yeni nesil Ethernet için karşılık gelen iki standarda olan ihtiyacı belirler: 40 Gigabit Ethernet (veya 40GbE) ve 100 Gigabit Ethernet (veya 100GbE). Şu anda sunucular, yüksek performanslı bilgi işlem kümeleri, blade sistemleri, SAN'lar ve NAS, 2007 ve 2008'de 1GbE ve 10GbE teknolojilerini kullanıyor. ikincisinde önemli bir artış oldu.

Umutlar

Terabit Ethernet (1 TB/s aktarım hızına sahip Ethernet teknolojisine kısaca denir) 2008 yılında Ethernet yaratıcısı Bob Metcalf'ın OFC konferansında yaptığı ve teknolojinin 2015 yılına kadar geliştirileceğini öne süren bir beyanından tanındı. herhangi bir veya güven, çünkü bu birçok sorunun çözülmesini gerektirecektir. Ancak ona göre, trafiğin daha da büyümesine hizmet edebilecek temel teknoloji, önceki on yılda geliştirilen bir teknoloji olacak: DWDM.

"1 TB/s Ethernet'i gerçekleştirmek için 1550 nm lazerler ve 15 GHz modülasyonu dahil olmak üzere birçok sınırlamanın aşılması gerekiyor. İçin gelecekteki ağ Metcalf, "Yeni modülasyon şemalarının yanı sıra yeni fibere, yeni lazerlere ve temelde yeni her şeye ihtiyacımız var" dedi. - Ayrıca bunu desteklemek için hangi ağ mimarisinin gerekli olacağı da belli değil. Belki gelecekteki optik ağların silika fiberler yerine vakum çekirdekli fiber veya karbon fiberleri kullanması gerekecektir. Operatörlerin daha eksiksiz bir şekilde uygulamaları gerekecek optik cihazlar ve optik boş alan(lifsiz). Bob Metcalf".

Ayrıca bakınız

Notlar

Bağlantılar

• IEEE 802.3 2008 standardı (İngilizce)
• IEEE 802.3 2002 standardı (İngilizce)

Ethernet teknolojisini geliştirirken, birkaç görev ortaya çıktı: ortak bir veri yolu ilkesi üzerine inşa edilmeli ve yayın veri aktarım modunu desteklemeli, garanti edilmeyen paket teslimatı (en iyi çaba) ve dağıtılmış erişim kontrolü sağlamalıdır. Bir Ethernet ağı, adı verilen bir topoloji kullanır. ortak otobüsçünkü tüm iş istasyonları tek bir ortak iletişim kanalına bağlıdır. Ayrıca Ethernet ağı şu prensip üzerine kurulmuştur: yayın veri iletimi (yayın teknolojisi) yani ağ aboneleri kablosuz olarak gönderilen tüm paketleri alırlar. Bu, paketin tüm ağ abonelerine aynı anda iletilmesine olanak tanır.

Bir paket birinden nasıl iletilir iş istasyonu bir başkasıyla veya onların grubuyla biraz daha alçak konuşacağız. Şimdilik Ethernet ağında en alt seviyede iletilen paketlerdeki alıcıları ayırt etmeyen ekipmanların bulunduğunu anlamak yeterli. Başka bir deyişle, hub'dan gelen paketler kendisine bağlı tüm ağ kartlarına gönderilir ve kart, kurulu olduğu bilgisayar tarafından hangi paketlerin alınması gerektiğine zaten "karar verir".

Ethernet teknolojisinde paketlerin iletilmesi için özel bir çaba gösterilmemektedir. Çünkü ağ ekipmanı Gönderici, paketin teslimine ilişkin bilgiyi alıcıya iletmediği için paketin alıcıya sorunsuz teslim edileceği garanti edilemez. Örneğin tipik bir durum, alıcının bilgisayarının kapatılmasıdır. Bu durumda kendisine gönderilen tüm paketler kaybolur ve gönderen bundan şüphelenmez bile. Aşağıda TCP/IP protokol ailesinin ağ ekipmanı tarafından garanti edilmeyen paket teslimi sorununu nasıl çözdüğünü açıklayacağız.

Ethernet teknolojisi, diğer bazı ağ teknolojilerinin aksine, erişim izni vermek için merkezi bir sisteme sahip olmadığından dağıtılmış erişim kontrolünü kullanır. Ethernet, adı verilen bir erişim sistemi kullanır. Çarpışma Tespitli Carrier Sense Çoklu Erişim, veya CSMA/CD). İsim taşıyıcı algılamalı çoklu erişim birçok bilgisayarın Ethernet ağına aynı anda erişime sahip olduğunu gösterir. Bu durumda her makine, kabloda bir taşıyıcı frekansın bulunmasıyla yayın dalgalarının serbest olup olmadığını belirler. Ağ kartı bir veri paketini iletmek üzereyken, o anda ağda bir başkasının paket iletip iletmediğini kontrol eder (yani taşıyıcı algılama gerçekleştirir). Kabloda herhangi bir taşıyıcı algılanmazsa NIC veri aktarmaya başlar. Bir paketin iletilmesi işlemi zamanla sınırlıdır çünkü uzunluğu sonludur ve maksimum paket boyutu adı verilen önceden belirlenmiş bir değeri aşamaz. Ayrıca ağ kartı tarafından bir önceki paketin gönderilmesinden bu yana geçen sürenin, değeri belirle. Bu, ağın bir bilgisayar tarafından özel olarak kullanılmasını önlemek ve diğer abonelerin ağa erişimini sağlamak için yapılır.

Ethernet standardı IEEE802.3

Bu, günümüzde en yaygın kullanılan ağ teknolojisi standardıdır.

Özellikler:

• koaksiyel kablo, bükümlü çift, optik kablolarla çalışır;
• topoloji – otobüs, yıldız;
• erişim yöntemi – CSMA/CD.

Mimari internet teknolojisi Ethernet aslında hem ortak özelliklere hem de farklılıklara sahip bir dizi standardı birleştiriyor.

Ethernet teknolojisi, Xerox PARC'ın ilk projelerinin çoğuyla birlikte geliştirildi. Ethernet'in 22 Mayıs 1973'te Robert Metcalfe'nin PARC başkanına Ethernet teknolojisinin potansiyeli hakkında bir not yazmasıyla icat edildiği genel olarak kabul edilir. Ancak Metcalfe birkaç yıl sonra teknolojinin yasal hakkını aldı. 1976'da asistanı David Boggs ile birlikte "Ethernet: Yerel Bilgisayar Ağları İçin Dağıtılmış Paket Anahtarlama" başlıklı bir kitapçık yayınladılar. Metcalf, 1979'da Xerox'tan ayrıldı ve bilgisayarları ve yerel ürünleri pazarlamak için 3Com'u kurdu. bilgisayar ağları. DEC, Intel ve Xerox'u birlikte çalışmaya ve Ethernet standardını (DIX) geliştirmeye ikna etmeyi başardı. Bu standart ilk kez yayınlandı 30 Eylül 1980.

EtherNet teknolojisinin daha da geliştirilmesi:

• 1982-1993 10Mbit/s EtherNet'in geliştirilmesi;
• 1995-1998 Fast EtherNet'in geliştirilmesi;
• 1998-2002 GigaBit EtherNet'in geliştirilmesi;
• 2003-2007 10GigaBit EtherNet'in geliştirilmesi;
• 2007-2010 40 ve 100GigaBit EtherNet'in geliştirilmesi;
• 2010'dan günümüze Terabit Ethernet'in geliştirilmesi.

Ortam ve çerçeve aktarımına erişim sağlayan MAC katmanında, ağ düğümlerinin ağ arayüzlerini tanımlamak için MAC adresleri adı verilen standart olarak düzenlenmiş benzersiz 6 baytlık adresler kullanılır. Tipik olarak MAC adresi, tire veya iki nokta üst üste ile ayrılmış altı çift onaltılık basamaktan oluşur; örneğin 00-29-5E-3C-5B-88. Her ağ bağdaştırıcısının bir MAC adresi vardır.

Ethernet MAC adresi yapısı:

• Hedef MAC adresinin ilk biti I/G (bireysel/grup veya yayın) biti olarak adlandırılır. Kaynak adresinde buna Kaynak Rota Göstergesi denir;
• ikinci bit adresin nasıl atandığını belirler;
• Adresin en önemli üç baytı, Yazılmış Adres (BIA) veya Organizasyonel Olarak Benzersiz Tanımlayıcı (OUI) olarak adlandırılır;
• Adresin alt üç baytının benzersizliğinden üreticinin kendisi sorumludur.

Bazı ağ programları, özelliklewireshark, üretici kodu yerine hemen bu ağ kartının üreticisinin adını görüntüleyebilir.

EtherNet Teknolojisi Çerçeve Formatı

Ethernet ağlarında 4 tür çerçeve vardır:

• 802.3/LLC çerçevesi (veya Novell802.2 çerçevesi),
• Ham 802.3 çerçeve (veya Novell 802.3 çerçeve),
• Ethernet DIX çerçevesi (veya Ethernet II çerçevesi),
• Ethernet SNAP çerçevesi.

Pratikte EtherNet ekipmanı Yalnızca tek bir çerçeve formatı kullanılır, yani bazen en son DIX standart numarasına göre çerçeve olarak anılan EtherNet DIX çerçevesi kullanılır.

• Başlığın ilk iki alanı adresler için ayrılmıştır:
• DA (Hedef Adresi) – Hedef düğümün MAC adresi;
• SA (Kaynak Adresi) – Gönderen düğümün MAC adresi. Bir çerçeveyi iletmek için tek bir adres yeterlidir; hedef adres; kaynak adresi çerçeveye yerleştirilir, böylece çerçeveyi alan düğüm, çerçevenin kimden geldiğini ve ona kimin yanıt vermesi gerektiğini bilir.
• T (Tip) alanı koşullu protokol kodunu içerir Üst düzey verileri çerçeve veri alanında olan, örneğin onaltılık değer 08-00, IP protokolüne karşılık gelir. Bu alan, üst katman protokolleriyle etkileşim sırasında çerçeve çoğullama ve çoğullama çözme arayüz işlevlerini desteklemek için gereklidir.
• Veri alanı. Kullanıcı veri uzunluğu 46 bayttan azsa bu alan, doldurma baytlarıyla minimum boyuta kadar doldurulur.
• Çerçeve Kontrol Sırası (FCS) alanı 4 bayttan oluşur sağlama toplamı. Bu değer CRC-32 algoritması kullanılarak hesaplanır.

EtherNet DIX (II) çerçevesi kanal ayrımını yansıtmaz EtherNet seviyesi MAC katmanına ve LLC katmanına: alanları her iki katmanın işlevlerini destekler; örneğin, T alanının arayüz işlevleri LLC katmanının işlevlerine aitken diğer tüm alanlar MAC katmanının işlevlerini destekler.

Wireshark ağ analizörü kullanılarak ele geçirilen paket örneğini kullanarak EtherNet II çerçeve formatına bakalım

MAC adresi üretici kodu ve arayüz numarasından oluştuğu için lütfen unutmayın. ağ analizörüÜretici kodunu anında üretici adına dönüştürür.

Böylece EtherNet teknolojisinde MAC adresleri hedef ve hedef adresleri olarak görev yapar.

Ethernet teknolojisi standartları

Ethernet teknolojisinin fiziksel özellikleri aşağıdaki veri aktarım ortamlarını içerir.

• l0Base-5, "kalın" koaksiyel kablo olarak adlandırılan, 50 Ohm karakteristik empedansa sahip, 0,5 inç (1 dm = 2,54 cm) çapında bir koaksiyel kablodur.
• l0Base-2, 50 ohm karakteristik empedansa sahip, "ince" koaksiyel kablo adı verilen, 0,25 inç çapında bir koaksiyel kablodur.
• l0Base-T - korumasız bükümlü çift (Korumasız Bükümlü Çift, UTP), kategori 3,4,5'e dayanan kablo.
• l0Base-F - fiber optik kablo.

10 rakamı standardın nominal bit hızını, yani 10 Mbit/s'yi, "Baz" kelimesi ise birindeki iletim yöntemini ifade eder. baz frekansı. Son karakter kablo tipini belirtir.

Kablo tüm istasyonlar için mono kanal olarak kullanılır, maksimum segment uzunluğu 500m'dir. İstasyon, bir alıcı-verici aracılığıyla kabloya bağlanır. Alıcı-verici, bir AUI arayüz kablosu kullanılarak DB-15 konnektör ağ adaptörüne bağlanır. Kablo boyunca yayılan sinyalleri absorbe etmek için her iki uçta sonlandırıcılara ihtiyaç vardır.

Koaksiyel ağlar için “5-4-3” kuralları:

Koaksiyel kablo ağ standardı, ağda en fazla 4 tekrarlayıcının ve buna göre en fazla 5 kablo bölümünün kullanılmasına izin verir. Şu tarihte: maksimum uzunluk 500 m'lik bir kablo segmenti maksimum 500*5=2500 m ağ uzunluğu sağlar. 5 segmentten yalnızca 3'ü, yani uç düğümlerin bağlı olduğu bölümler yüklenebilir. Yüklü bölümler arasında yüksüz bölümler bulunmalıdır.

l0Baz-2

Kablo tüm istasyonlar için mono kanal olarak kullanılır, maksimum segment uzunluğu 185 m'dir Kabloyu ağ kartına bağlamak için bir T konektörüne ihtiyacınız vardır ve kabloda bir BNC konektörü bulunmalıdır.

5-4-3 kuralı da kullanılıyor.

l0Base-T

Hub'a dayalı yıldız topolojisi oluşturur, hub tekrarlayıcı görevi görür ve tek bir mono kanal oluşturur, maksimum segment uzunluğu 100 m'dir. Uç düğümler iki kullanılarak bağlanır bükülmüş çiftler. Düğümden hub'a veri iletmek için kullanılan bir çift Tx, hub'dan düğüme veri iletmek için kullanılan diğer çift ise Rx'tir.
Bükümlü tel çiftine dayalı ağlar için “4 hub” kuralları:
Bükülü çift ağ standardı, herhangi iki ağ istasyonu arasındaki maksimum hub sayısını, yani 4'ü tanımlar. Bu kurala “4-hub kuralı” denir. Açıkçası, herhangi iki ağ düğümü arasında 4'ten fazla tekrarlayıcı olmaması gerekiyorsa, bükümlü çift ağın maksimum çapı 5 * 100 = 500 m'dir (maksimum segment uzunluğu 100 m).

10Base-F

İşlevsel olarak optik kablo üzerindeki Ethernet ağı, 10Base-T ağıyla aynı öğelerden oluşur

FOIRL (Fiber Optik Inter-Repeater Link) standardı, Ethernet ağlarında fiber optik kullanımına yönelik ilk 802.3 komite standardıdır. Maksimum segment uzunluğu 1000 m, maksimum hub sayısı 4 olup, toplam ağ uzunluğu 2500 m'yi geçmeyecektir.

10Base-FL standardı, FOIRL standardına göre hafif bir gelişmedir. Maksimum segment uzunluğu 2000 m, maksimum hub sayısı 4 ve maksimum ağ uzunluğu 2500 m'dir.

10Base-FB standardı yalnızca tekrarlayıcıların birbirine bağlanması için tasarlanmıştır. Uç düğümler, hub bağlantı noktalarına bağlanmak için bu standardı kullanamaz. Maksimum hub sayısı 5, bir segmentin maksimum uzunluğu 2000 m ve maksimum ağ uzunluğu 2740 m'dir.

Masa. Ethernet Fiziksel Katman Belirtimi Parametreleri

“5-4-3” veya “4-hub” kuralı göz önüne alındığında, hayali bir sinyalin kablolar boyunca yayılma yolunda anahtar tipi bir cihazın görünmesi durumunda topolojik kısıtlamaların hesaplanması sıfırdan başlar.

Ethernet Ağ Bant Genişliği

Verim, birim zaman başına ağ üzerinden iletilen çerçeve sayısı veya bayt veri sayısı cinsinden ölçülür. Ağda herhangi bir çakışma yoksa azami hız Minimum çerçeve boyutu (64 bayt) saniyede 14881 karedir. Aynı zamanda kullanışlı verimİçin Ethernet çerçeveleri II – 5,48 Mbit/sn.

Maksimum Kare Hızı en büyük boy(1500 bayt) saniyede 813 karedir. Yararlı verim 9,76 Mbit/s olacaktır.

Ethernet günümüzde en yaygın standarttır yerel ağlar OSI modelinin veri bağlantı katmanında uygulanır. Ethernet protokolünü kullanarak çalışan toplam ağ sayısının 5 milyon olduğu tahmin edilmektedir ve Ethernet bağdaştırıcılarının kurulu olduğu bilgisayar sayısı 50 milyonun üzerindedir. Ethernet, 1975 yılında Xerox tarafından geliştirilen ve IEEE (Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü) tarafından benimsenen bir ağ standardıdır.

Bu standart, bir orta ayırma yöntemini - CSMA/CD yöntemini (taşıyıcı algılama - çarpışma algılamalı çoklu erişim) - taşıyıcı tanıma ve çarpışma algılamalı çoklu erişim yöntemini kullanır. Bu yöntem yalnızca "ortak veri yolu" topolojisine sahip ağlarda kullanılır. Böyle bir topolojideki tüm bilgisayarların ortak bir veri yoluna erişimi vardır; tüm bilgisayarlar, bilgisayarlardan herhangi birinin ortak veri yoluna iletmeye başladığı verileri anında alma yeteneğine sahiptir. Bağlantı kolaylığı Ethernet teknolojisinin başarısını belirler. Temel Ethernet standardı iletimi belirtir ikili bilgi 10 Mbit/s'deki tüm fiziksel ortam seçenekleri için.

Ethernet'in çalışma prensibi aşağıdaki gibidir.

Bir çerçevenin iletilebilmesi için bilgisayarın iletişim kanalının (ortamının) boş olduğundan emin olması gerekir. Bu, aynı zamanda taşıyıcı frekansı (taşıyıcı algılama, CS) olarak da adlandırılan sinyalin temel harmoniğinin dinlenmesiyle elde edilir. Bir kanalın boş olduğunun işareti, taşıyıcı frekansın (5 – 10 MHz) olmamasıdır. Ortam boşsa bilgisayar çerçeveyi aktarmaya başlar. Bu sırada başka bir bilgisayar iletim başlatmaya çalışır ancak kanalın meşgul olduğunu tespit ederse, ilk bilgisayar çerçeve iletimini durdurana kadar beklemek zorunda kalır.

Çerçeve iletiminin sona ermesinden sonra, tüm bilgisayarlar 9,6 μs'lik teknolojik duraklamaya dayanmak zorunda kalır. Bu duraklama, ağ bağdaştırıcılarını duruma getirmek için gereklidir. başlangıç ​​durumu. Ortam dinleme mekanizması, iki veya daha fazla bilgisayarın aynı anda ortamın serbest olduğuna karar vermesi ve çerçevelerini aktarmaya başlaması durumuna karşı garanti vermez. Bu durumda, çarpışma,çünkü her iki çerçeve de ortak bir kablo üzerinde çarpışıyor ve bilgi bozuluyor. (Şekil 1). Bir çarpışmanın meydana gelmesi için birden fazla bilgisayarın tamamen aynı anda iletim yapmaya başlaması gerekli değildir; böyle bir durum pek olası değildir. Bir bilgisayarın çerçeveyi diğerinden daha erken iletmeye başlaması nedeniyle bir çarpışma meydana gelmesi çok daha olasıdır, ancak ilk bilgisayarın sinyalinin, iletmeye başlamaya karar verdiğinde ikinci bilgisayara ulaşacak zamanı yoktur. Başka bir deyişle çarpışmalar ağın dağıtık yapısının bir sonucudur. Bir çarpışmayı çözmek için tüm bilgisayarlar aynı anda kablodaki sinyalleri izler.

İletilen ve gözlemlenen sinyaller farklıysa, bir çarpışma tespit edilir. Ağdaki tüm bilgisayarlar tarafından bir çarpışmanın erken tespit edilmesi olasılığını arttırmak için, bir çarpışmayı tespit eden bilgisayar, çerçevesinin iletimini keser ve ağa jam adı verilen özel bir dizi (4 bayt) ileterek çarpışmayı güçlendirir. sekans.

İletimi durduran bir bilgisayarın rastgele kısa bir süre duraklaması ve ardından kanalı tekrar yakalayıp çerçeveyi iletmeye çalışması gerekir. Rastgele duraklama şu şekilde seçilir:

Duraklatma = L x (gecikme aralığı) (1)

Geri çekilme aralığı 512 bt - bit aralığına eşittir. Ethernet teknolojisinde bit boşluğu, bir kablo üzerinde ardışık iki veri bitinin oluşması arasındaki zaman aralığıdır. 10 Mbit/s kanal hızı için bit aralığı 0,1 μs'dir.

Ethernet, yerel ağları düzenlemek için en yaygın teknolojidir. Ethernet standartları, OSI modelinin ilk iki katmanının (kablolu bağlantılar ve elektrik sinyalleri (fiziksel katman) yanı sıra veri blok formatları ve ağ erişim kontrol protokollerinin) uygulanmasını açıklar ( bağlantı katmanı). Ethernet'in arkasındaki fikirle başlayalım. Ethernet adı iki İngilizce kelimeden gelir - eter (eter) ve net (ağ). Ethernet, paylaşılan yayın dalgası konseptini kullanır. Her bilgisayar bu etere veri gönderir ve kime gönderildiğini belirtir. Veriler ağdaki tüm bilgisayarlara ulaşabilir, ancak yalnızca amaçlanan bilgisayar verileri işler. Diğer bilgisayarlar diğer kişilerin verilerini görmezden gelir. Bu çalışma radyo istasyonlarında yayın yapmaya benzer. Tüm radyo istasyonları yayınlarını ortak bir elektromanyetik alan olan radyo havasına yayınlar. Radyonuz tüm istasyonlardan elektromanyetik sinyaller alır. Ancak her şeyi aynı anda değil, ihtiyacınız olan istasyonu dinliyorsunuz.

– diğer tüm teknolojilerle karşılaştırıldığında en iyi fiyat/hız/yetenek oranı

– dahili ağ kaynaklarını kısıtlama veya ek ödeme olmadan yüksek hızda kullanma yeteneği

– dairede ekipman için başlangıç ​​yatırımı yok

– sabit hatlı telefon/televizyon kablosunun bulunmasından veya teknik durumundan bağımsızlık

– bunun için birçok ek cihaz var kolay bağlantı Bugün ve öngörülebilir gelecekte ana ve en yaygın ağ teknolojisi olduğundan, birkaç bilgisayar ve/veya diğer aygıtlardan (oyun konsolları, IP gözetleme kameraları vb.) oluşan bir hat üzerinde.

– en ileri düzey kullanıcılar için yeterli olan yüksek hızlı tarifeleri alma fırsatı

– hızlı, sorunsuz ve ekipman için ek maliyetler olmadan, sağlayıcıları değiştirme yeteneği

– daireye ek kablo takma ihtiyacı

Ethernet bir değil, farklı kullanıcı özelliklerine sahip bütün bir standartlar ailesidir.

Bu standartları karşılaştırmak için veri aktarım hızını ve iki düğüm arasındaki mümkün olan maksimum mesafeyi (ağ çapı) temel alırsak aşağıdaki karşılaştırma tablosunu elde ederiz:

Tablo 1.6.1 Ethernet teknolojisi türleri

Öncelikle, 70'lerin sonlarında üç şirketin (Digital, Intel, Xerox) standardı olarak ortaya çıkan Ethernet'in tarihsel olarak ilk sürümüne (10 Mbit/s) dayalı yerel ağlar oluşturma ilkesine bakalım.

Fast Ethernet ve Gigabit Ethernet teknolojileri gibi bu teknoloji de paylaşılan ortam konseptine dayanmaktadır: her düğüm, ağ üzerinden iletilen her şeyi alır; Yalnızca bir düğüm iletimi gerçekleştirir; geri kalanlar kendi iletimlerine başlamak için bir duraklama bekler.

10G Ethernet teknolojisi farklı bir prensibe dayanmaktadır: Bilgi ağ boyunca "dağılmaz", ancak kasıtlı olarak düğümden düğüme hedefine doğru "itilir". Yönlendiriciler, verilerin böyle bir ağ üzerinden taşınmasından sorumludur. Bilgi paketinin hedefine yaklaştırılması için taşınması gereken komşu düğümü belirlerler. Bu tür ağlara paket anahtarlamalı ağlar denir.

Şekil 1.6.1 koaksiyel kablo üzerindeki Ethernet ağının diyagramını göstermektedir. Uçlardaki kablo bölümü, yayılan sinyali absorbe etmek için sonlandırıcılarla ("fişler") donatılmıştır (şekilde sonlandırıcılar siyah kareler olarak çizilmiştir).

Şekil 1.6.1 Ethernet ağ şeması

Kablo, T şeklinde bir konektör kullanılarak birbirine bağlanır ağ bağdaştırıcıları bilgisayarlar.

Ethernet nasıl çalışır?

Herhangi bir katılımcı ağa bir mesaj gönderebilir, ancak yalnızca "sessiz" olduğunda başka bir iletim yoktur.

Örneğin, düğüm 2 (yukarıdaki şekle bakınız) ağı dinler ve gönderici ve alıcı adreslerinden başlayarak iletime başlar (“bilgisayar 2, bilgisayar 4 için bir mesaj iletir”).

İletim, kablo boyunca her iki yönde de ilerler (uçlardaki sonlandırıcılar tarafından emilir) ve tüm katılımcılar bunu duyar (gönderenin kendisi dahil).

Bilgisayar 4 dışındaki herkes, başka birinin alıcı adresini tespit ederek iletilen verileri görmezden gelir ve bilgisayar 4, verileri tamamen alır.

Bu aktarım yöntemiyle ağın uzun vadede tek bir düğüm tarafından ele geçirilmesine izin vermenin imkansız olduğu açıktır. Bilgisayar 2, bilgisayara 4 büyük bir dosya göndermeye karar verirse, diğer tüm ağ katılımcılarının aktarımı başlatma fırsatı kısa sürede olmayacaktır.

Bu nedenle mesajlar paketlere bölünerek iletilir (Ethernet teknolojisinde bunlara çerçeve adı verilir). Paket uzunluğu 64 ila 1518 bayt arasında değişir.

Bir paketi ileten düğüm bir süre çalışmayı keser ve ağ "sessiz" ise bir sonraki paketi gönderir. Ancak başka bir düğüm duraklamadan yararlanarak iletim oturumuna başlayabilir. Böylece, tüm düğümler bir ortamı (kabloyu) paylaşır ve ağa bilgi paketleri gönderme konusunda eşit fırsatlara sahip olur.