Akademia Górniczo – Hutnicza
Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej
Autor:
Zakład Informatyki Przemysłowej
Zakład Informatyki Przemysłowej
Ethernet
Ethernet
Jarosław Durak
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Historia
Historia
–
Początki
•
Sieć Aloha koniec 60-tych
•
Lata 70-te, Lab. Xerox opracowanie w ramach projektu
“biuro przyszłości” do obsługi pierwszej “stacji roboczej”
Xerox Alto
•
~3Mb/s
–
Standard Ethernet
•
1980 rok
•
Dec, Intel i Xerox - konsorcjum (DIX) opublikowały
formalną specyfikację
•
10Mb/s
•
Przyjęty jako IEEE 802.3(Institute of Electrical and
Electronics Engineers
http://grouper.ieee.org/groups/802/3/
)
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Wybrane Standardy IEEE
Wybrane Standardy IEEE
•
802.3a – 1985 – 10Base2 cienki współosiowy
•
802.3c – 1985 – Specyfikacja koncentratora 10Mb/s
•
802.3d – 1987 – Łącza światłowodowe FOIRL
•
802.3i – 1990 – 10Base-T Skrętka
•
802.3j – 1983 – 10Base-F włókno światłowodowe
•
802.3u – 1995 – 100Base-T
FastEthernet,autonegocjacja
•
802.3x – 1997 – FullDuplex
•
802.3z – 1998 – 1000Base-X GigaBit Ethernet
•
802.3ab– 1999 – GigaBit skrętka
•
802.3ac– 1998 – Rozmiar ramki dla VLAN
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Wybrane Standardy IEEE
Wybrane Standardy IEEE
•
802.3ad– 2000 – Agregacja łączy
•
802.3ae - 2002, 10Gb/s Ethernet
•
802.3af - 2003, DTE Power via MDI
•
802.3ah-2004, Ethernet in the First Mile.
•
802.3ak-2004, 10GBASE-CX4.
•
802.3an-2006, 10GBASE-T.
•
http://grouper.ieee.org/groups/802/3/index.html
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Standard
Standard
–
IEEE 802.3 CSMA/CD
•
Zatwierdzony w 1985r
•
CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with
Collision Detection Access Method and Physical Layer
Specification
–
szyna wielodostępna z wykrywaniem kanałów i kolizji
•
Zaadaptowany następnie przez Międzynarodową
Organizacje Standaryzacyjną (ISO)
•
Standard jest stale rozwijany o min.:
–
Nowe media
–
Zwiększone szybkości przesyłania
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Elementy składowe
Elementy składowe
–
Medium fizyczne
•
Przenosi sygnały pomiędzy komputerami
•
Rodzaje mediów:
–
Kabel miedziany
»
Gruby ethernet
»
Cienki ethernet
»
Skrętka telefoniczna UTP i STP (FTP)
–
Światłowód
–
Komponenty sygnalizacji
•
Urządzenia elektroniczne odpowiedzialne za odbiór i
wysyłanie sygnałów elektrycznych
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Elementy składowe
Elementy składowe
–
Zestaw reguł dostępu
•
Zawarte w interfejsie sieciowym (karcie)
•
Ustalają sposób korzystania ze współdzielonego
medium
–
Ramka ethernet
•
Ustandaryzowany zestaw bitów
•
Zawiera informacje o:
–
Adresacie DA
–
Nadawcy SA
•
Przenosi porcję informacji użytecznej
•
Pozwala na kontrolę spójności przesyłanych danych
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Odniesienie do modelu OSI
Odniesienie do modelu OSI
OSI
OSI
W. aplikacji
W. prezentacji
W. sesji
W. transportowa
W. sieci
W. łącza
danych
LLC
LLC
LLC
LLC
LLC
LLC
LLC
LLC
LLC
LLC
LLC
LLC
LLC
LLC
LLC
LLC
W. fizyczna
Ethernet
Ethernet
LLC
MAC
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
•
Komputery wyposażone w “interfejs sieciowy” czyli
kartę ethernet są niezależne.
•
Stacje współdzielą medium transmisyjne
•
Sygnał jest przesyłany szeregowo po współdzielonym
medium i trafia do wszystkich kart sieciowych
•
Każda stacja ma jednakowe prawo rozpocząć
transmisję
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
•
Po każdej wysłanej ramce stacja musi odczekać czas
równy czasowi transmisji przynajmniej jednej ramki
(IFG lub IPG – interframe/interpacket gap) 96
czasów bitowych
–
10Mb/s – 9.6 mikrosek.
–
100Mb/s – 960 nanosek.
–
1000Mb/s – 96 nanosek.
•
Stacje współdzielą medium transmisyjne
•
Dostęp do kanału transmisji zapisany jest w
procedurach kontroli dostępu do medium transmisji
(MAC – medium access control) zawartych w karcie
Ethernet
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
•
Mechanizm działania kontroli dostępu do medium
bazuje na CSMA/CD:
–
Każda stacja przed nadawaniem musi słuchać
(Carrier Sense)
–
Kiedy pojawi się możliwość (sieć jest wolna przez
czas ≥ IFG) każda stacja może natychmiast
nadawać (Multiple Access)
–
W czasie nadawanie stacja monitoruje sieć na
wypadek kolizji
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
–
W przypadku równoczesnego nadawania co
najmniej dwóch stacji pojawia się kolizja i stacja
przestaje nadawać (Collision Detection)
»
Przynajmniej preambuła
»
wysyła specjalną sekwencję 32 bitów („jam
sequence” )
»
Konieczne jest zapewnienie odpowiedniego
czasu na propagację kolizji
–
Po kolizji stacja odczekuje losowo wybrany czas
–
Przy kolejnej kolizji zwielokrotnia ten czas
–
Po udanym przetransmitowaniu ramki liczniki
kolizji jest resetowany
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
•
Mechanizm kontroli bazujący na kolizjach sprawdza
się bardzo dobrze przy małym i średnim obciążeniu
•
Przy dużych obciążeniach sieci dopiero 16 nieudana
próba wysłania ramki powoduje zakłócenia w
transmisji
•
Oprogramowanie wyższych warstw sieci zapewnia
retransmitowanie uszkodzonych ramek (czy porcji
informacji)
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie
Funkcjonowanie
“Ethernetu”
“Ethernetu”
•
Szczelina czasowa (Slot time)
–
Kluczowy parametr w funkcjonowaniu ethernetu w
trybie half-duplex
–
10Mb/s i 100Mb/s – 512 czasów bitowych
–
1000Mb/s 4096 czasów bitowych
–
Minimalny czas transmisji ramki musi być od niego
większy
–
Minimalny czas propagacji kolizji musi być mniejszy od
niego (stacja nie może zaprzestać transmisji nawet w
przypadku kolizji)
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie
Funkcjonowanie
“Ethernetu”
“Ethernetu”
–
Opóźnienie propagacji (propagation delay) – czas
konieczny na propagację sygnału między dwoma
najbardziej oddalonymi stacjami
•
Opóźnienia wprowadzają wszystkie elementy
sieciowe bierne (odcinki kabla, wzmacniacze
regeneratory sygnału, koncentratory)
–
Sygnał od stacji, która pierwsza wykryła kolizję musi
dotrzeć do wszystkich stacji (w tym do pozostałych
biorących udział w kolizji)
–
Każda ramka mniejsza od 64B ( 512B dla GBEthernet)
jest traktowana jako fragment kolizji lub błędna
ramka(collision fragment lub runt frame) i odrzucana
przez stacje odbierające
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie
Funkcjonowanie
“Ethernetu”
“Ethernetu”
–
Zbyt długie odcinki sieci powodują zjawisko „późnych
kolizji” (late collisions)
•
Kolizja następuje zbyt późno w trakcie transmisji
ramki aby funkcje kontroli dostępu do medium
(MAC) mogły automatycznie ją obsłużyć
•
Ramka zostaje odrzucona
•
Obsługa błędów należy już do oprogramowania
•
Kolizja musi być wykryta w pierwszych 512 bitach
ramki ( 4096 dla GBEthernet )
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
•
Odczekiwanie (backoff):
–
Stacja ustala jak długo odczekać przed próbą ponownej
transmisji po kolizji (backoff delay)
–
Algorytm „truncated binary expotential backoff”
•
Generuje liczbę losową z pewnego zakresu
•
Odczekuje tę liczbę szczelin czasowych
•
Po każdej kolejnej kolizji zakres rośnie ekspotencjalnie 0≤r<2
k
–
1 :0-1
–
2 :0-3
–
3 :0-7 ...
–
10-16: 0-1023
•
Po 16 nieudanej próbie generowany jest błąd (Excesive collision
error) i ramka jest tracona
–
Oznacza zbyt duże obciążenie sieci
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
•
Efekt przechwycenia (capture effect):
–
Wynika z algorytmu odczekiwania
–
Pojawia się w bardzo obciążonych sieciach
–
Przyczyną jest niezależne zwiększanie czasu
odczekiwania przez poszczególne stacje
•
Tylko zwycięzca resetuje licznik!
–
Powoduje przejęcie sieci przez jedną ze stacji na
dłuższy okres czasu
–
Rozwiązanie
•
BLAM – binary logarithmic arbitration method
–
Nigdy nie wprowadzony do standardu
•
Przełączanie i full-duplex
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
•
Full–Duplex
–
Równoczesna dwukierunkowa transmisja (pełny duplex)
–
Zdefiniowana we wszystkich standardach 802.3x
–
Omija CSMA/CD
•
Pozwala równocześnie wykorzystać oba kanały transmisji przez
stację podwajając przepustowość
•
Media fizyczne: 10Base-T, 10Base-FL, 100Base-TX, 100Base-FX,
100Base-T2, 1000Base-SX, 1000Base-LS, 1000Base-T
•
Nie dotyczy: 10Base5, 10Base2, 10Base-FP,10Base-FB,
100Base-T4
•
Wymaga połączenie p-p dwóch stacji (przełącznik-stacja,
przełącznik-przełącznik)
•
Wymaga tylko minimalnej przerwy międzyramkowej (IFG)
•
Obie końcówki muszą być w tym trybie
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
•
Full–Duplex cd...
•
Brak kolizji (połączenie p-p)
•
Brak ograniczenia wielkości sieci (brak konieczności propagacji
kolizji)
•
Długość pojedynczego odcinka pozostaje bez zmian
–
100m UTP i STP
–
100Base-FX - 2km (412m hal-duplex)
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
–
Ramki PAUSE
•
Element kontroli przepływu w trybie Full-Duplex
•
Pozwalają stacji na czasowe przerwanie transmisji
•
Przykład:
–
Stacja A nadaje
–
Stacja B ma zapełnione bufory
–
Stacja B wysyła ramkę PAUSE do Stacji A określając czas
–
Stacja A wstrzymuje transmisję na ten określony czas
»
W tym czasie stacja A ma prawo wysłać ramkę PAUSE
•
Implementacja ramki PAUSE nie jest wymagana przez
standard
•
Jest wspieranie przez urządzenia powinno być wykryte na
etapie autonegocjacji
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
–
Ramki PAUSE
•
Implementacja ramki:
–
Może być wysyłana w trybie unicast ( do pojedynczej stacji )
lub multicast (grupowym)
»
Multicast DA np. 01-80-C2-00-00-01(heks.)
–
Typ ramki 88-08 (hex)
–
Opcjonalne pole kontrolne MAC 00-01 (heks)
–
Parametr kontrolny 00-00 do FF-FF (heks) - czas
–
Reszta pola danych ramki to 0 (42B)
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
•
Łączenie kanałów transmisji (Agregacja łączy, trunking)
802.3ad
•
Wykorzystanie wielu połączeń fizycznych dla stworzenia
jednego połączenia logicznego
–
Tylko w trybie Full-duplex
–
Tylko p-p
–
Ta sama szybkość transmisji
•
Może być wykorzystane przez dowolne dwa urządzenia które
wspierają ten sposób połączenia
•
Wprowadza dodatkową warstwę między MAC i warstwami
wyższymi
•
Poszczególne adresy MAC są agregowane i ukrywane - widoczne
jako jeden
•
Jest przeźroczyste dla warstw wyższych
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
•
Łączenie kanałów transmisji (Agregacja łączy, trunking)
802.3ad
•
Ramki muszą dochodzić do odbiorcy w odpowiedniej
kolejności
–
Tworzona jest sesja „conversation” zawierająca ramki
z jednakowym DA i SA
•
Do tej pory używano algorytmu „spaning tree” do
wykrywania pętli lub połączeń zdublowanych
–
Stacja mogła mieć dwa interfejsy sieciowe jeżeli były
połączone do różnych sieci lub VLANów
•
Wykorzystanie:
–
Równoważenie obciążenia
–
Redundancja połączeń
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Funkcjonowanie “Ethernetu”
Funkcjonowanie “Ethernetu”
•
Mechanizm kontroli bazujący na kolizjach sprawdza
się bardzo dobrze przy małym i średnim obciążeniu
•
Przy dużych obciążeniach sieci dopiero 16 nieudana
próba wysłania ramki powoduje zakłócenia w
transmisji
•
Oprogramowanie wyższych warstw sieci zapewnia
retransmitowanie uszkodzonych ramek (czy porcji
informacji)
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ramka Ethernet IEEE802.3
Ramka Ethernet IEEE802.3
•
Preambuła PRE (7B)– służy do synchronizacji zawiera
bity w formie 101010...
•
SFD lub SOF (Start Frame Delimiter) (1B) –
ogranicznik startu ramki – 10101011
•
Adresy – niepowtarzalne adresy OUI (adresy MAC)
–
DA (Source Address) -
»
6 bajtów
»
Najstarszy bit: 0 – adres indywidualne, 1 – adres
grupowy
»
Drugi bit: 0 – administrowany globalnie, 1 –
administrowany lokalnie
»
Pozostałe 46 bitów identyfikuje adres przeznaczenia
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ramka Ethernet IEEE802.3
Ramka Ethernet IEEE802.3
•
Adresy
–
SA (Source Address)– adres źródłowy
»
6 bajtów -
»
Najstarszy bit jest zawsze 0 – adres indywidualny
–
Adresy MAC zawierają 6 bajtów
»
Trzy najstarsze są przyznawane producentom
»
Kolejne trzy są adresem konkretnego interfejsu
sieciowego (NIC -Network Interface Card)
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ramka Ethernet IEEE802.3
Ramka Ethernet IEEE802.3
•
Długość/Typ
–
2/4 bajty
–
Określa długość porcji danych (LLC) lub typ ramki określony
przez identyfikator (ID)
»
Gdy ramka zawiera ilość danych ≤ 1500B zawiera
długość pola danych
»
Ilość danych >1536B ramka jest niestandardowa np.
RDMAoE, TIPC, RTE
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ramka Ethernet IEEE802.3
Ramka Ethernet IEEE802.3
•
Pole danych (46-1500B) – zawiera użyteczną porcję
przesyłanej informacji.
•
Wypełniacz (PAD)– stosowany jest kiedy informacja
użyteczna jest mniejsza od 46 bajtów
•
FCS lub CRC (4B) – kontrola błędów za pomocą
redundancji cyklicznej (DA, SA, Długość/Typ, Dane)
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ramka Ethernet
Ramka Ethernet
•
Oryginalny standard określa długość ramki na (od DA do
CRC):
–
Min. 64 bajty
–
Maks. 1518 bajtów
•
1998 IEEE 202.3ac rozszerza maks. długość ramki do
1522 bajtów ( znacznik VLAN)
–
4 bajty między SA i Długością/Typem
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ramka Ethernet
Ramka Ethernet
•
VLAN ( Virtual LAN ) standard 802.1Q
–
Umożliwia tworzenie grup komputerów należących do
oddzielnych sieci wirtualnych
–
Znacznik typu 802.1Q - 2 bajty zawsze wartość 0x8100
–
Znacznik kontrolny - 2 bajty (TCI – tag control
information)
•
3 bity (User Priority Field) pole priorytetu użytkownika –
umożliwia nadanie priorytetu ramce
•
1 bit CFI (Canonical Format Indicator) – informacje o
trasowaniu (RIF)
•
12 bitów (VID – VLAN Ident.) - identyfikator sieci
wirtualnej
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ramka Ethernet
Ramka Ethernet
•
Gigabit Ethernet 802.3z z 1998r
–
Dodano pole rozszerzenie (extension)
•
Pole powiększa minimalną wielkość ramki do 512
bajtów
–
Umożliwia propagację kolizji
–
Wymagany tylko w half-duplex
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ramka Ethernet
Ramka Ethernet
•
•
Tryb „burst” - umożliwia stacji wysłanie serii ramek bez
„zwykłych procedur” - pozwala zwiększyć wydajność
Ethernetu przy małych ramkach
–
Tylko GB Ethernet
–
Tylko half-duplex
–
Burst limit = 65536 czasów bitowych (8192 czasy
bajtowe)
–
Po pierwszej ramce odstęp międzyramkowy wypełniany
jest bitami rozszerzenia utrzymując nie pozwalając na
zwolnienie medium
–
Pierwsza ramka jest typowa i zawiera pole rozszerzenia
–
Tylko pierwsza ramka jest narażona na kolizje
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ramka LLC i SNAP
Ramka LLC i SNAP
•
LLC Rozszerza nagłówek o dodatkowe pola:
–
DSAP (1B)– Destination Service Access Point Protocol
–
SSAP (1B)– Source Service Access Point Protocol
–
Bity kontrolne (1-2B)
•
SNAP – Sub-network Access Protocol
–
Dodatkowe pola
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Adresy
Adresy
broadcast i multicast
broadcast i multicast
•
Adres Multicast umożliwia odbieranie ramki przez
grupę stacji
•
Do ustawiania nasłuchiwania ramek multicast służy
oprogramowanie po stronie stacji odbierającej
•
Adres broadcast – jest specyficzną odmianą adresu
multicast i jest odbierany przez wszystkie stacje
•
Tryb promiscious karty sieciowej – pozwala na
przekazywanie oprogramowaniu stacji wszystkich
ramek nawet tych, które nie są dla niej przeznaczone
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Kodowanie sygnału
Kodowanie sygnału
•
Różne typy mediów – różne schematy kodowania
•
Kodowanie – połączenie sygnałów zegara oraz
danych w samodzielnie synchronizujący się strumień
sygnałów
–
Szybkość przesyłania
–
Zawarcie wystarczającej informacji synchronizacyjnej
–
Niska stopa błędów
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Kodowanie sygnału
Kodowanie sygnału
•
AUI
•
Dla mediów stosowanych przy transmisji 10Mbps
stosuje się kodowanie Manchester
–
Łączy dane i zegar w symbole bitowe
–
Zakodowany bit przesyłany jest w okresie bitowym
–
Przeskok taktu w każdym bicie
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Mb
/s
–
10Base5
•
Topologia - magistrala
•
Tryb transmisji: tylko half-duplex
•
Medium transmisyjne:
–
współosiowy kabel miedziany o średnicy 10mm 50
Ω
•
Maks. długość segmentu: 500m
•
Połączenia mogą być tworzone na działającej sieci bez
przerywania transmisji
–
Na kablu założony jest transceiver MAU ze złączem AUI (15 st.)
–
Karta sieciowa posiada także złącze AUI i może być podłączona
kablem do 50m z transceiverem
–
Odległość min. między transceiverami 2,5m
–
Maks. 100 transceiverów
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Mb
/s
–
10Base5
•
Kodowanie: Manchester
•
Wszystkie segmenty połączone repeaterami tworzą jedną
domenę kolizyjną
–
Repeater regeneruje sygnał
•
Standard dopuszcza do 5 segmentów kabli (4 repeatery)
–
Z tego 3 mogą być kablem współosiowym 1500m
–
Reszta połączenie p-p między repeaterami 1000m
•
Maksymalna długość sieci 2800m
•
Segment jest zakończony z obu stron terminatorem
50
Ω
z
których 1 powinien być uziemiony
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Mb
/s
–
10Base2
•
Topologia – magistrala, łańcuch, p-p (z transceiverem za
pomocą dwójnika)
•
Tryb transmisji: tylko half-duplex
•
Medium transmisyjne:
–
współosiowy kabel miedziany o średnicy 5mm 50
Ω
•
Maks. długość segmentu: 185m
•
Połączenia mogą być tworzone na działającej sieci bez
przerywania transmisji tylko za pomocą MAU
–
Na kablu założony jest T-conector (trójnik) ze złączem BNC
lub MAU z AUI
–
Karta sieciowa posiada także złącze BNC lub AUI
–
Maks. 30 stacji
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Mb
/s
–
10Base2
•
Kodowanie: Manchester
•
Wszystkie segmenty połączone repeaterami tworzą jedną
domenę kolizyjną
–
Repeater regeneruje sygnał
•
Segment jest zakończony z obu stron terminatorem
50
Ω
z
których 1 powinien być uziemiony
•
Min odstęp między stacjami 0,5m
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Mb
/s
–
10Base-T
•
Topologia – gwiazda, p-p
•
Tryb transmisji: half-duplex, full-duplex (p-p - switch)
•
Medium transmisyjne:
–
kabel miedziany skrętka telefoniczna UTP lub STP kat 3 lub
lepsza
•
Maks. długość pojedynczego kabla: 100m (150 kat 5)
–
Stacje zawierają karty sieciowe z transceiverami wtyk RJ45
lub bez (AUI)
–
Switche l Huby także zawierają MAU z transceiverami
–
Transceivery wysyłają sygnały testujące weryfikując
połączenie
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Mb
/s
–
10Base-T
•
Kodowanie: Manchester
•
Wszystkie segmenty połączone HUB-ami tworzą jedną
domenę kolizyjną
–
Repeater regeneruje sygnał
(maks 2 na segment)
•
Sygnał testujący NLP (Normal Link Pulses)
•
Wtyczka RJ45
–
1 - TD+
5 - N
–
2 – TD-
6 – RD-
–
3 – RD+
7 - N
–
4 – N
8 – N
N – niepodłączony, RD – odbiór, TD - wysyłanie
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Mb
/s
–
10Broad36
•
Topologia – magistrala
•
Tryb transmisji: half-duplex
•
Medium transmisyjne:
–
kabel miedziany współosiowy CATV (TV)
•
Maks. długość pojedynczego kabla: 3600m
•
Kodowanie: RF
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Mb
/s
–
10Base-F (10base-FL, 10Base-FB, 10Base-FP)
•
Niekompatybilne ze sobą
•
Topologia – gwiazda, p-p
•
Tryb transmisji: half-duplex, full-duplex (p-p - switch)
•
Medium transmisyjne:
–
Światłowód wielomodowy
2km między transceiverami
–
2 światłowody wielomodowe TX i RX
–
Transceiver połączony przy pomocy AUI do komputera
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Mb
/s
–
10Base-FL (fiber link)
•
Długość segmentu FL 2000m (FOIRL - 1000m)
•
Transmisja 10Mb/s (20Mb/s full duplex)
•
Kodowanie: Manchester
•
MAU kontroluje poziom sygnału (integralność połączenia)
dodatkowo może być to światło widzialne dla kontroli
„gołym okiem”
•
Złącza SMA lub ST (BFOC/2.5)
•
Kable 62.5/125, 50/125, 85/125, i 100/140
wielomodowy
•
Długość fali 850 nm
•
2 transceivery na segment
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Mb
/s
–
10Base-FB (fiber backbone)
•
Długość segmentu FB 2000m
•
Transmisja 10Mb/s half duplex,
–
synchronizacja repeaterów 2,5 MHz (większa ich liczba – opóźnienia)
–
Losowa utrata bitów preambuły (IFG może być mniejsza!)
•
Kodowanie: Manchester
•
Takie same typy kabli jak 10Base-FL
•
Niekompatybilny z 10Base-FL
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Mb
/s
–
10Base-FP (fiber passive)
•
Długość segmentu FB 500m
•
Topologia gwiazdy
–
Do 33 komputerów
•
Transmisja 10Mb/s half duplex,
•
Kodowanie: Manchester
•
Niekompatybilny z 10Base-FL
•
Nie był rozpowszechniony
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
100Mb
/s
–
100Base-T
•
FastEthernet
•
Topologia p-p ( gwiazda )
•
100Mb/s half-duplex, 200Mb/s full-duplex
•
Wspólna warstwa MAC
•
Różne warstwy fizyczne
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
100Mb
/s
–
100Base-X
•
Obejmuje 100Base-TX i 100Base-FX
•
Kodowanie zaadaptowane z FDDI 4B/5B
–
Każde 4 bity kodowane są za pomocą 5 bitów
–
Transmisja 125 Mbaudów
–
5-ty bit – kontrola i synchronizacja
•
100Mb/s half-duplex, 200Mb/s full-duplex
•
Wspólna warstwa MAC
•
Różne warstwy fizyczne
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
100Mb
/s
–
100Base-TX (802.3u)
•
100Mb/s half-duplex, 200Mb/s full-duplex
•
Medium fizyczne
–
Kabel kat 5 (maks 100MHz) UTP 100
Ω
lub 150
Ω
STP
–
Maks 100m
–
Wykorzystuje 2 pary
–
Pozostałe muszą być niewykorzystane (nie toleruje
przesłuchów)
–
Maksymalna długość „rozkręcenia” par przewodów
1,7cm
–
Efektywnie 125Mbaud = 62,5MHz
–
Złącza RJ45 (8st lub 9st dla STP)
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
100Mb
/s
–
100Base-TX
•
100Mb/s half-duplex, 200Mb/s full-duplex
•
Transeiver dokonuje testów integralności kabla nawet
podczas przerw w przesyłaniu ramek (aktywność przy
przesyłaniu danych jest wystarczająca)
•
W odróżnieniu od 10Base-TX używa się FLP (fast link
pulse) używane także przy autonegocjacji
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
100Mb
/s
–
100Base-T4
•
100Mb/s half-duplex
•
Medium fizyczne
–
Kabel kat 3 (maks 16MHz) UTP 100
Ω
–
Maks 100m (rekomendowane 90m)
–
Wykorzystuje 4 pary
–
Złącza RJ45 (8st )
1 – TX_D1+
5 – BI_D3-
2 – TX_D1-
6 - RX_D2-
3 – RX_D2+
7 - BI_D4+
4 – BI_D3+
8 - BI_D4-
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
100Mb
/s
–
100Base-T4
•
Kodowanie 8B6T
–
8 b zakodowane za pomocą 6 sygnałów (baudów)
–
25Mbauda na parę co daje 12,5MHz
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
100Mb
/s
–
100Base-T2
•
100Mb/s half-duplex, 200Mb/s full-duplex
•
Medium fizyczne
–
Kabel kat 3 (maks 16MHz) UTP 100
Ω
–
Maks 100m
–
Wykorzystuje 2 pary
–
Kodowanie PAM5x5 – pięcio-poziomowa modulacja
amplitudy
»
5 poziomów sygnałów -2, -1, 0, +1,+2
»
25Mbaud na parę = 12,5MHz
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
100Mb
/s
–
100Base-FX
•
100Mb/s half-duplex, 200Mb/s full-duplex
•
2 światłowody wielomodowe 62.5/125 (50/125, 85/125,
and 100/140)
•
Długość fali 1300 nm
•
Długości segmentów
–
412m half-duplex
–
2000m full-duplex
•
Złącza SC-duplex lub ST
•
Kodowanie 4B5B
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
1000Mb
/s
–
1000Base-X - 802.3z - (1000Base-LX, 1000Base-SX,
and 1000Base-CX) GigabitEthernet
•
1000Mb/s half-duplex, 2000Mb/s full-duplex
•
2 światłowody
•
Kodowanie 8B10B
–
1,25Gbauda
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
1000Mb
/s
–
1000Base-LX,
•
1000Mb/s half-duplex, 2000Mb/s full-duplex
•
2 światłowody
–
Wielomodowe MMF (62.5/125 lub 50/125)
–
Jednomodowe SMF 10 mikronów
•
Długość fali 1270 do 1355
•
Długość segmentu
–
Half-Duplex MMF i SMF: 316 m
–
Full-Duplex MMF: 550 m
–
Full-Duplex SMF: 5000 m
•
Złącze duplex SC
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
1000Mb
/s
–
1000Base-CX,
•
1000Mb/s half-duplex, 2000Mb/s full-duplex
•
Kabel miedziany twinax
•
Długość segmentu 25m
•
Kodowanie 8B10B
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
1000Mb
/s
–
1000Base-T (802.3ab)
•
1000Mb/s half-duplex, 2000Mb/s full-duplex
–
Kabel kat 5,5e,6 (maks 100MHz) UTP 100
Ω
lub 150
Ω
STP
–
Maks 100m
–
Wykorzystuje 4 pary
–
Efektywnie 125Mbaud = 62,5MHz na parę
–
Złącza RJ45 (8st lub 9st dla STP)
–
Kodowanie PAM5x5
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Gb
/s
–
10GBase-X (802.3ae) 10GBase-S, 10GBase-R,
10GBase-W
•
10000Mb/s half-duplex, 20000Mb/s full-duplex
–
Światłowód
»
Kodowanie 8B/10B – 10GBase - X
»
64/66B - 10GBase – R
–
Enkapsulacja ramek WIS - SONET STS 192c -
10GBase – R
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Gb
/s
–
10GBase-S
•
10000Mb/s half-duplex, 20000Mb/s full-duplex
–
2 wielomodowe włókna
–
Długość fali: 850 nm
–
10GBase-L
•
10000Mb/s half-duplex, 20000Mb/s full-duplex
–
2 jednomodowe włókna
–
Długość fali: 1310 nm
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Gb
/s
–
10GBase-L4
•
10000Mb/s half-duplex, 20000Mb/s full-duplex
–
2 wielomodowe ( 2 -300m)
–
2 jednomodowe włókna (2m - 10km)
–
Długość fali: 1310 nm
»
WDM – Wave division multiplexing
–
10GBase-E
•
10000Mb/s half-duplex, 20000Mb/s full-duplex
–
2 jednomodowe włókna
–
Długość fali: 1550 nm
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Gb
/s
–
10GBase-T (802.3.an 2006r)
•
10000Mb/s half-duplex, 20000Mb/s full-duplex
–
Skrętka Cat. 6(55m) 6a i 7 (100m)
–
kodowanie 64B/66B
–
modulacja PAM16
–
wtyczki GG45 (zgodne z RJ45) i TERRA
–
10GBase-CX4 i KX4/KR
•
10000Mb/s half-duplex, 20000Mb/s full-duplex
•
odległość 1m
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Ethernet Warstwa fizyczna
Ethernet Warstwa fizyczna
•
10Gb
/s
–
10GBase-SR i 10GBase-SW
•
Niska długość fali: 850nm
•
Odległości: 2 do 300m
–
10GBase-LR i 10GBase-LW
•
Niska długość fali: 1310nm
•
Odległości: 2m do 10km
–
10GBase-ER i 10GBase-EW
•
Niska długość fali: 1550nm
•
Odległości: 2m do 40km
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Zalety
Zalety
•
Prostota i przejrzystość
•
Łatwy w implementacji, zarządzaniu i utrzymaniu
•
Niskie koszty sieci
•
Łatwa rozbudowa
•
Gwarantuje współpracę urządzeń sieciowych
niezależnie od producenta
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Wady
Wady
•
Tryb zezwoleń na nadawanie i powstające kolizje
ograniczają:
»
Ilość komputerów pracujących w segmencie
sieci
»
Wydajność sieci przy dużych obciążeniach
•
Rozwiązanie - zmniejszenie tzw. “Domeny kolizyjnej”
przez:
–
Tworzenie podsieci
–
Zastosowanie przełączania (Swiching)
Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH
Wady
Wady
•
Brak możliwości rezerwacji łącza lub pasma (QoS) –
Quality of service ogranicza stosowanie Ethernetu w
sieciach rozległych i w przypadku transmisji
multimedialnych (telekonferencji)
•
Rozwiązanie – Obecnie trwają prace nad wdrożeniem
tych usług do standardu Ethernet