Ethernet
Ethernet svými funkcemi pokrývá spodní dvě vrstvy RM ISO/OSI, avšak nekryje se přesně s jejich hranicí. Ethernet pracuje s bloky (na linkové vrstvě) dat zvanými rámce.
Typickou charakteristikou Ethernetu bývala přístupová metoda (k médiu), označovaná jako CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Tato metoda fungovala obdobně jako provoz v radiové síti
- pracuje se na jednom kmitočtu
- stanice jsou poloduplexní (tj buď vysílají nebo přijímají)
- vysílání jedné stanice slyší všechny ostatní
Vlastní metoda
- stanice, která chce vysílat, jistou dobu naslouchá, aby se ujistila, že je volno
- stanice zahájí vysílání
- pokud by takto postupovaly dvě či více stanic současně, začnou naráz vysílat a nastane kolize
- kolize je normální jevem, její účastníci se na náhodnou dobu odmlčí
- komu vyjde náhodná doba nejkratší, zahájí celý proces znovu jako první
- nastane-li další kolize, řeší se stejně, dokud by počet po sobě následujících kolizí nedosáhl stanovené meze
Dva nejběžnější formáty rámce u Ethernetu:
- podle "Modré knihy" - Ethernet II konsorcia DIX (DEC, Intel, Xerox),
- podle IEEE 802.3.
Liší se tím, že 802.3 počítá ještě s podvrstvou LLC, v níž je odkaz na protokol síťové vrstvy, kdežto Ethernet II je vybaven pouze dolní podvrstvou MAC. Pak ovšem musí v ní pracovat s polem, v němž je údaj, kterému protokolu na síťové úrovni předat zpracování (pole TYP). Naopak 802.3 má v tomto poli údaj o délce rámce; záhlaví LLC je umístěno na začátku "datové části" rámce. Vyskytla se i situace, že některé stanice nebyly schopny identifikovat údaj o protokolu síťové vrstvy v číslování LLC. Proto byl definován protokol SNAP (SubNet Access Protocol), který po záhlaví podvrstvy LLC zopakuje identifikaci síťového protokolu v číslování MAC; dnes je užíván minimálně.
Co obsahuje rámec:
- Preambule: posloupnost střídajících se nul a jedniček ve tvaru 10101010 (u Ethernetu_II 8 oktetů, u 802.3 pak sedm oktetů); je potřebná pro synchronizaci.
- SFD (Start Field Delimiter) – u 802.3, následuje za 7oktetovou preambulí a má tvar 10101011.
- Typ/délka: hodnota rovná nebo vyšší nežli 0x0600 udává, že jde o Ethernet II a konkrétní číslo říká protokol síťové vrstvy (např. 0800 – protokol IP). Hodnota menší než 0x0600 pak udává, že se jedná o protokol 802.3 a tudíž délku datové části rámce.
- Vycpávka slouží k zajištění minimální délky rámce.
- Zabezpečovací pole tvoří zbytek po dělení polynomem 32. stupně.
V současnosti existuje několik desítek stnadardizovaných druhů Ethernetu. Nejběžnější jsou či byly tyto:
Standard |
Rok vydání |
Přen. rychlost |
Topologie |
Kódování (modulace) |
Médium |
Max. délka segmentu (m) |
|
Half Duplex |
Full Duplex |
||||||
10Base5 |
DIX-1980, |
10 Mb/s |
Bus |
Manchester |
tlustý koaxiální kabel (10 mm, thick Ethernet), 50 Ω |
500 |
n/a |
10Base2 |
802.3a |
10 Mb/s |
Bus |
Manchester |
tenký koaxiální kabel RG 58 (5 mm, thin Ethernet), 50 Ω |
185 |
n/a |
10Base-T |
802.3i |
10 Mb/s |
Star |
Manchester |
dva páry, kabel UTP kategorie 3 nebo lepší, 100 Ω |
100 |
100 |
100Base-TX |
802.3u |
100 Mb/s |
Star |
4B/5B |
dva páry, kabel UTP kategorie 5, 100 Ω |
100 |
100 |
1000Base-T |
802.3ab |
1 Gb/s |
Star |
PAM5x5 (5úrovňová pulsní AM |
čtyři páry, kabel UTP kategorie 5 nebo lepší, 100 Ω |
100 |
100 |
10GBase-T |
802.3an |
10 Gb/s |
Star |
PAM-16, DSQ128 |
UTP, STP Cat 6 Cat 6a (Augmented) |
n/a |
55 100 |
n/a - není definováno, nelze použít
Přístupová metoda CSMA/CD
Typickou charakteristikou Ethernetu bývala přístupová metoda (k médiu), označovaná jako CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). Tato metoda fungovala obdobně jako provoz v radiové síti:
- pracuje se na jednom kmitočtu
- v jednom okamžiku může vysílat jen jedna stanice
- stanice jsou poloduplexní (tj buď vysílají, nebo přijímají)
- vysílání jedné stanice slyší všechny ostatní
Vlastní metoda CSMA/CD
- stanice, která chce vysílat, jistou dobu naslouchá, aby se ujistila, že je volno
- stanice zahájí vysílání
- pokud by takto postupovaly dvě či více stanic současně, začnou naráz vysílat a nastane kolize
- kolize je normální jevem, její účastníci se na náhodnou dobu odmlčí
- komu vyjde náhodná doba nejkratší, zahájí celý proces znovu jako první
- nastane-li další kolize, řeší se stejně, dokud by počet po sobě následujících kolizí nedosáhl stanovené meze
Současné varianty Ethernetu jsou již v praxi bezkolizní (ve smyslu CSMA/CD), neboť stanice jsou připojovány výhradně k přepínačům a to duplexně (přijímací a vysílací směry jsou odděleny, tudíž lze vysílat a přijímat současně). U desetigigabitového Ethernetu jiný režim už ani není možný (u pomalejších ano, včetně gigabitového Ethernetu).