osnove etherneta

30
ZTE ZTE L L Osnove Etherneta 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

Upload: arnie

Post on 04-Feb-2016

39 views

Category:

Documents


0 download

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

TRANSCRIPT

Page 1: Osnove Etherneta

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

Page 2: Osnove Etherneta

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

Page 3: Osnove Etherneta

Osnove Etherneta 3/30

Originalni ethernetski sustavOriginalni ethernetski sustavOriginalni ethernetski sustavOriginalni ethernetski sustav

Page 4: Osnove Etherneta

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

Page 5: Osnove Etherneta

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

Page 6: Osnove Etherneta

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

Page 7: Osnove Etherneta

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

Page 8: Osnove Etherneta

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

Page 9: Osnove Etherneta

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

Page 10: Osnove Etherneta

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

Page 11: Osnove Etherneta

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

Page 12: Osnove Etherneta

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

Page 13: Osnove Etherneta

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

Page 14: Osnove Etherneta

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)

Page 15: Osnove Etherneta

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)

Page 16: Osnove Etherneta

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)

Page 17: Osnove Etherneta

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

Page 18: Osnove Etherneta

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

Page 19: Osnove Etherneta

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

Page 20: Osnove Etherneta

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

Page 21: Osnove Etherneta

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

Page 22: Osnove Etherneta

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

Page 23: Osnove Etherneta

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

Page 24: Osnove Etherneta

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

Page 25: Osnove Etherneta

Osnove Etherneta 25/30

Osnovna načela rada obnavljačaOsnovna načela rada obnavljačaOsnovna načela rada obnavljačaOsnovna načela rada obnavljača

Page 26: Osnove Etherneta

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

Page 27: Osnove Etherneta

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

Page 28: Osnove Etherneta

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

Page 29: Osnove Etherneta

Osnove Etherneta 29/30

Međusbno povezivanje obnavljača (II)Međusbno povezivanje obnavljača (II)Međusbno povezivanje obnavljača (II)Međusbno povezivanje obnavljača (II)

efikasniji način povezivanja obnavljača

Page 30: Osnove Etherneta

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