3.2 Działanie protokołu 

[1i] [3]

 [4].

Protokół stosowany w sieciach Ethernet powstawał poprzez ewolucję kolejnych metod transmisji 
danych.
ALOHA
Jest to najstarsza z metod. Stosowana jest w rozległych sieciach radiowych.  Nadawca rozpoczyna 

nadawanie w dowolnym momencie, a po wysłaniu całej ramki, oczekuje od odbiorcy na 
potwierdzenie dotarcia informacji. W przypadku większego ruchu protokół bardzo szybko 
doprowadza do zablokowania łącza przez kolejne 

kolizje (równoczesne nadawanie sygnału, 

powodujące zniekształcenie danych).
CSMA (carrier sense multiple access)
W tym protokole nadawca przed wysłaniem ramki nasłuchuje czy łącze jest wolne. Funkcję tę 

nazywamy: funkcją rozpoznawania stanu kanału transmisyjnego (carrier sense). W tym przypadku, 
kolizje następują jedynie, gdy dwóch nadawców rozpocznie równocześnie nadawanie, upewniwszy 

się przedtem o wolnym łączu. Sygnał jest transportowany pomiędzy nimi w skończonym odcinku 
czasu 

t. Przykładowo, jeżeli obaj zaczną nadawanie równocześnie, to dla każdego z nich łącze 

będzie wolne. O wystąpieniu kolizji zorientują się dopiero po czasie 

t. W przypadku wykrywania 

kolizji poprzez ciągły nasłuch stanu łącza danych, nie ma już potrzeby wysyłania potwierdzenia, 

ponieważ każda stacja wie, czy jej dane doszły poprawnie, czy tez zostały zniekształcone i należy je 
powtórzyć.
CSMA/CD (carrier sense, multiple access with collision detection)
W tej metodzie po wykryciu kolizji (w przypadku jak poprzednio), nadajnik uznaje, że transmisje 

należy powtórzyć – ponieważ dane w łączu są już zniekształcone przez sygnał drugiego nadawcy. 
Jednak nie przerywa natychmiast transmisji, aby zwolnić łącze. Nadaje jeszcze przez jakiś czas, aby 

zwiększyć prawdopodobieństwo wykrycia kolizji przez innych użytkowników. 

Norma IEEE 802.3

Standard Ethernet, jest pewną odmianą ostatniej z metod i obejmuje następujące założenia (protokół 

802.3):
1. Wszystkie stacje prowadzą ciągły nasłuch stanu łącza i sprawdzają czy łącze jest wolne, zajęte 
czy też 

IFG (interframe gap) odstęp międzyramkowy (strefa buforowa) dla 10Mbit równa 9,6us 

(czas transmisji 96 bitów). 

Odstęp międzyramkowy (IFG) odcinkiem czasu po ustaniu stanu zajętości łącza. 
Wynika ona z maksymalnej odległości pomiędzy skrajnymi hostami i czasu propagacji 

sygnału w danym medium.

2. Komputery mogą nadawać jedynie, gdy łącze jest wolne. W przypadku zajętości kanału, muszą 
odczekać do końca transmisji i dodatkowo przeczekać czas odstępu międzyramkowego.
3. Jeżeli podczas nadawania stacja wykryje kolizję, nadaje jeszcze przez 

czas wymuszenia kolizji 

dla 10Mbit równy 3,2us (czas transmisji 32 bitów). Jeśli kolizja wystąpi podczas nadawania 

preambuły, to stacja kontynuuje nadawanie preambuły, po czym nadaje jeszcze 32 bity takiego 
samego sygnału. Po wykryciu kolizjistacja dobiera długość odcinka czasu Ti, przez który nie będzie 

podejmowała prób nadawania. 

4. Dla Ti, liczba i jest numerem podejmowanej próby. Możliwe jest maksymalnie 16 prób, po 
których karta sieciowa zwraca błąd. Czas Ti wyznaczany jest ze wzoru:

Ti = Ri S

S  ­  szerokość szczeliny czasowej, 
Ri ­ liczba losowa z przedziału  <0, 2n­1>, przy czym n = min( i,10 ).

Czas Ti wzrasta wraz z ilością podjętych prób nadawania. Czas ten musi być liczbą losową 

(wyznaczaną wg pewnego algorytmu z adresu karty sieciowej), ponieważ inaczej stacje nadające 
ponawiałyby próby w tych samych czasach, co powodowałoby kolejne kolizje. Proces ten określany 

jest w literaturze angielskojęzycznej mianem backoff.
5.  

Szczelina czasowa S (slot time) 

[5i] 

jest czasem transmisji 512 bitów dla sieci Ethernet 10 i 

100Mb/s oraz 4096 bitów dla sieci 1Gb/s. Wynika on z dwóch elementów:

•

czasu potrzebnego na dotarcie sygnału z jednego końca sieci o maksymalnym rozmiarze na 

drugi koniec i jego powrót, 

•

maksymalnego czasu potrzebnego na rozwiązanie problemu wynikającego z wystąpienia 
kolizji (wykrycie kolizji i wysłanie sygnału przez czas wymuszania kolizji) 

oraz kilku dodatkowych bitów dodanych jako bufor. Aby każdy z nadawców wykrył kolizje, długość 
ramki musi być przynajmniej taka jak 

S. Czas potrzebny do rozprzestrzenienia się kolizji do 

wszystkich stacji w sieci musi być mniejszy niż 

S. Wynika z tego, że stacje nie mogą zakończyć 

transmisji ramki zanim kolizja nie zostanie zidentyfikowana przez wszystkie stacje w sieci. Po 

transmisji pierwszych 512 bitów ramki stacja uznaje, że kanał transmisyjny należy do niej i w 
prawidłowo skonstruowanej sieci nie powinna nastąpić kolizja. Dzięki temu nawet w maksymalnie 

dużej sieci Ethernet stacja nadająca najmniejszą możliwą ramkę, zawsze otrzyma informację o 
kolizji.
Sygnały transmitowane przez stacje napotykają opóźnienia podczas przechodzenia poprzez sieć. 
Opóźnienia te składają się z opóźnień transmisji sygnału przez medium oraz z opóźnień logicznych 

wprowadzanych przez urządzenia elektroniczne, przez które sygnał musi przejść – karty sieciowe, 
koncentratory, przełączniki itp. Czas potrzebny do przejścia pomiędzy dwiema najdalej oddalonymi 
stacjami w sieci nazywamy 

czasem propagacji (propagation delay). 

Szczelina czasowa jest ważnym parametrem:
         Długość 512 bitów szczeliny czasowej wyznacza najmniejszy rozmiar ramki Ethernetowej na 
64 bajty. Wszystkie ramki mniejsze niż 64B są uznawane za 

fragmenty kolizji (collision fragment) 

lub tzw. 

słabą ramkę (runt frame) i są automatycznie odrzucane przez stacje odbiorcze.

         Parametr 

S ustala również maksymalną rozpiętość sieci. Jeśli rozmiar sieci jest zbyt duży 

może wystąpić zjawisko zwane 

późną kolizją (late collision). Oznacza to że tego typu kolizja nie 

zostanie automatycznie wykryta przez mechanizmy kontrolne Ethernetu i jej wystąpienie zostanie 

zauważone dopiero przez warstwy wyższe modelu ISO/OSI. Dopiero one będą musiały zarządzić 
ponowną transmisję uszkodzonej ramki. Jest to bardzo niebezpieczne zjawisko ­ świadczy o 

nieprawidłowej konstrukcji sieci, a dodatkowo wprowadza bardzo duże opuźnienia, wynikające z 
zagubienia ramki. Często późna kolizja występuje, gdy jedna ze stacji ma skonfigurowany interfejs 

sieciowy do pracy w trybie full­duplex, w momencie gdy pozostałe pracują w trybie half­dupleks. 
Port działający w trybie full­duplex wysyła dane w dowolnym momencie (nie wykrywa kolizji) i 

zdarza się, że transmisja nastąpi po rozpoczęciu nadawania przez inną stację. Jeśli nastąpi po 
nadaniu pierwszych 64 bajtów, to wystąpi późna kolizja.

         Szczelina czasowa zapewnia, że jeśli nastąpi kolizja to zostanie ona wykryta w ciągu 
transmisji pierwszych 512 bitów ramki (dla sieci 10/100Mbit). Dla sieci 1Gb/s szczelina czasowa 

została ustalona na 4096 bitów; ponieważ dla szczeliny 512 bitów sygnał zdążyłby przebyć jedynie 
ok. 20 metrów, co uniemożliwiałoby przemysłowe zastosowania tej sieci. Poprzez zwiększenie 

rozmiaru szczeliny czasowej do 4096 bitów, maksymalny rozmiar sieci zwiększył się do 200 m. 
Ponieważ standart nie został zmieniony, przy transmisji małej ramki stan zajętości łącza uzyskuje 
się dodając na końcu ramki (po FCS) tzw. 

bity rozszerzenia nie przenoszące żadnych danych. 

Sygnalizacja dla szybkości Gigabit została zmieniona w taki sposób, aby możliwe było nadawanie 

tzw. sygnałów non­data nie przenoszących żadnych danych. Przy przesyłaniu ramek o długości 512 
bajtów i większych, bity rozszerzenia nie wystąpią.

Odstęp międzyramkowy ­ IFG

9,6 us

Szerokość szczeliny czasowej

51,2 us

Czas wymuszania kolizji

3,2 us

Maksymalna długość ramki

1518 B

Minimalna długość ramki

64 B

Tab. 3.1 Dane techniczne dla szybkości 10 Mb/s (standard 802.3) 

[1i]

.

3.3 Budowa pakietu IEEE 802.3 

[3]

Pakiet Ethernetowy składa się z ramki, która jest poprzedzona preambułą i bajtem zwanym 

znacznikiem początku ramki (SFD). Minimalna długość ramki wynosi 64 bajty (po 8 bitów), 
preambuła składa się z 56 bitów, a SFD z 8 bitów. 
Długości pól w bajtach

7

1

6

6

2

46 ­ 1500

4

Preambuła SFD

Adres

docelowy

Adres

źródłowy

Długość

Dane

FCS

Rys. 3.1. Format pakietu Ethernetowego (IEEE 802.3).
Preambuła – naprzemienny ciąg bitów 1 i 0, informujący o nadchodzącej ramce. Najczęściej nie 
jest on włączany do wielkości ramki. Uznawany jest za część procesu komunikacji.
SFD – (Start of Frame Delimiter )– bajt kończący preambułę o postaci: '10101011' (standard 802.3, 
strona 24), zawsze jest zakończony dwoma bitami 1. W standardzie Ethernet bajt ten nie występuje, 
zastąpiony jest kolejnym bajtem preambuły (ostatni bit równy 0).
Adresy – są to liczby 6 bajtowe, będące adresami sprzętowymi komunikujących się interfejsów 
sieciowych. 
Długość – określa w bajtach ilość danych, które nastąpią po tym polu – nie może być więcej niż 

1500. W standardzie Ethernet wartość w tym polu jest zawsze większa od 1500 (dziesiętnie) i 
określa numer protokołu warstwy wyższej, który odbierze dane po zakończeniu obróbki przez 

standard Ethernet.
Dane – jeśli ilość danych jest mniejsza od 46 bajtów, wprowadzane jest tzw. uzupełnienie PAD 
(padding) i dane są dopełniane jedynkami, tak aby ramka nie była mniejsza niż 512 bitów (slot time) 
dla 10Mbit..
FCS – Frame Check Sequence – zawiera 4 bajty kontrolne (cyclic redundancy check ­ CRC) 
wygenerowane przez interfejs nadający i sprawdzane przez odbierający. Określają one czy dane nie 

zostały uszkodzone.
Widać tutaj, że ramka – z pominięciem preambuły i SOF – może mieć od 64 (6+6+2+46+4) do 

1518 bajtów (6+6+2+1500+4).
Każde urządzenie sieciowe ma nadawany przez producenta niepowtarzalny numer odróżniający 
dany egzemplarz od innych. Numery te noszą nazwę 

MAC (Media Access Control) i są 

przyznawane przez IEEE. Organizacja ta przypisuje poszczególnym producentom odpowiedni kod i 

zakres liczbowy. Dzięki temu nie powinno być na świecie dwóch kart sieciowych o takim samym 
numerze. Pierwsze trzy bajty identyfikują producenta karty, pozostałe są numerem kolejnym 

egzemplarza. 
Adres źródłowy jest zawsze adresem pojedynczej karty sieciowej. Adres docelowy może być 
adresem 

pojedynczym (unicast), grupowym (multicast) jak i rozgłoszeniowym – dla wszystkich 

użytkowników – (broadcast). Adres rozgłoszeniowy składa się z samych bitów o wartości 1. Jeśli 

host nasłuchując otrzyma ramkę z takim adresem w polu docelowym, odczytuje ją uznając, że jest 
przeznaczona również dla niego. 

Protokół LLC

Jeśli w polu długość będzie wartość mniejsza od 1500 (np. w starym systemie Ethernet lub 
przenosząca protokół AppleTalk) oznaczająca długość przesyłanych danych, to tracimy informację 

na temat protokołu warstwy wyższej, który powinien otrzymać daną ramkę. Taką ramkę opisuje 
norma 

IEEE 802.2, w której został zdefiniowany protokół LLC (Logical Link Control). Jednostka 

danych LLC nazywa się 

PDU (Protocol Data Unit). PDU zawarta jest w pierwszych kilku bajtach 

pola danych ramki Ethernetowej.

DANE (46­1500 bajtów) 

DSAP 

SSAP 

Bity kontrolne 

Dane lub wypełnienie 

DSAP (Destination Service Access Point) ­ [1 bajt] identyfikuje protokół warstwy wyższej, do 
którego mają być przekazane dane. W podobny sposób odbywa się to w polu typu w ramce 

Ethernetowej.
SSAP (Source Service Access Point) ­ [1 bajt].
Bity kontrolne ­ [1 lub 2 bajty]
W ramkach przenoszących pola standartu 802.2 ilość danych jest mniejsza o kilka bajtów od ramek 

korzystających z pola typu.

3.4 Zasady tworzenia sieci Ethernet 

[1]

Wstępnie zdefiniuję kilka pojęć wprowadzonych w normie IEEE 802.3. Niektóre z tych definicji 
zostaną w późniejszych rozdziałach rozszerzone i omówione dokładniej.
DTE (data terminal equipment) ­ urzadzenie terminalowe danych lub inaczej stacja, jest 
unikalnym, zaadresowanym urządzeniem w sieci.
Urządzenie nadawczo­odbiorcze (transceiver) – urządzenie, które umożliwia stacji transmisje 
„do” i „z” któregoś ze standartowych mediów normy IEEE 802.3. Dodatkowo transceiver 

Ethernetowy zapewnia izolację elektryczną pomiędzy stacjami oraz wykrywa i reaguje na kolizje. 
MAU (Medium  Attachement Unit) moduł dołączania medium jest jednym z określeń IEEE na 
transceiver.  Karta sieciowa najczęściej ma zintegrowany wewnątrz transceiver.
AUI (Attachment Unit Interface)  ­ połączenie pomiędzy kontrolerem i transceiverem. Aktualnie 
prawie nie występuje, był to rodzaj kabla i gniazdek, do komunikowania się karty sieciowej z 
dołączanymi do niej transceiverami. Dopiero transceiver mógł zostać podłączony do medium 

transmisyjnego (np.: koncentryk, skrętka) 
Segment – część okablowania sieci ograniczona przez mosty (bridge), przełączniki (switche), 
rutery, wzmacniaki lub terminatory. Najczęściej połączenie między dwoma komputerami lub 
koncentratorem i komputerem (dla skrętki i światłowodu), lub jeden odcinek kabla koncentrycznego 

łączącego wiele urządzeń.
Wzmacniak (repeater) – stanowi połączenie elektryczne między dwoma segmentami sieci. Jego 
zadaniem jest wzmocnienie i odnowienie sygnału w celu zwiększenia rozległości sieci. W żaden 
sposób nie ingeruje w zawartość logiczną ramki.
Koncentrator (hub, concentrator) – umożliwia podłączenie (w topologii gwiazdy) wielu urządzeń 
sieciowych w jeden segment. W rozważaniach można go traktować jak połączenie wielu 

wzmacniaków (wieloportowy wzmacniak).
Domena kolizji jest formalnie definiowana jako pojedyncza sieć CSMA/CD, w której może 
nastąpić kolizja, jeśli dwa komputery podłączone do tej sieci będą nadawać jednocześnie. Jeśli 
mamy komputery połączone za pomocą koncentratora (kilku) lub kabla koncentrycznego to tworzą 

one pojedyńczą domenę kolizji. Urządzenia takie jak przełącznik, ruter tworzą oddzielne domeny 
kolizji na każdym ze swoich portów. 

Norma IEEE 802.3 opisuje wytyczne przy tworzeniu pojedynczej domeny 

kolizyjnej dla szybkości 10Mbps. 

Jeżeli w naszej sieci będzie się znajdował przełącznik lub ruter, to należy traktować każdy jego 
interfejs jak osobną sieć (domenę kolizji) w rozumieniu normy. W normie zawarte są dwa modele 

służące do weryfikacji konfiguracji sieci. Model pierwszy przedstawię poniżej. Model drugi 
opierający się na zestawie pomocniczych obliczeń przy których korzysta się z tabel z różnymi 

współczynnikami. Ze względu na jego złożoność i fakt, że najczęściej korzystają z niego 
administratorzy dużych i nietypowych sieci, nie zamieszczę jego opisu. Po dokładniejsze dane 
odsyłam do pozycji 

[4] 

bibliografii

. Model 1 opiera się o kilka uogólnionych i uproszczonych zasad. 

Należy pamiętać, że ze względu na wspomniane uproszczenia, istnieją sieci niezgodne z modelem 

1, a poprawne względem modelu 2. Przy analizie bardziej nietypowych i złożonych sieci Ethernet 
należy skorzystać ze wspomnianej wyżej publikacji.
Ponieważ norma ta była tworzona dosyć dawno i wiele wymienianych w niej urządzeń już nie jest 

spotykanych, nie będę rozwijał reguł ich dotyczących (złącze AUI, FOIRL).

•

Grupy koncentratorowe są wymagane dla wszystkich połączeń między segmentami. Grupa 
koncentratorowa oznacza urządzenie koncentrator, spełniające wszelkie funkcje narzucone 

przez normę. 

•

MAU, które są częścią grup koncentratorowych, są zaliczane przy określaniu maksymalnej 
ilości MAU w segmencie. Podobnie jak karty sieciowe, współczesne koncentratory posiadają 

wewnątrz wbudowane transceivery, które należy uwzględniać podczas obliczeń. 

•

Dopuszczalna droga transmisyjna pomiędzy dwoma DTE może zawierać do pięciu 
segmentów, czterech grup koncentratorowych (zawierających opcjonalnie AUI), dwóch 

MAU i dwóch AUI. Pomiędzy dwiema dowolnymi kartami sieciowymi w jednej domenie 
kolizji może być maksymalnie pięć segmentów i cztery koncentratory. 

•

Kable AUI dla 10base­F nie powinny przekraczać 25m. 

•

Kiedy droga transmisyjna składa się z czterech koncentratorów i pięciu segmentów, trzy 

segmenty w ścieżce mogą być segmentami mieszanymi, pozostałe muszą być segmentami 
łącza. Przy pięciu segmentach każdy światłowodowy segment łącza (FOIRL, 10Base­FB lub 

10Base­FL) nie powinien przekraczać 500m, a segment 10Base­FP 300m. Segment 
mieszany to taki który ma dołączone więcej niż dwa interfejsy (np.: kabel koncentryczny). 

Segment łącza jest połączeniem punkt­punkt za pomocą skrętki lub światłowodu (medium 
umożliwiającego transmisję full­duplex), do którego podłączono tylko dwa MAU. 

•

Dla trzech koncentratorów i czterech segmentów

 

 : 

•

Każdy światłowodowy segment pomiędzy koncentratorami (FOIRL, 10Base­FB lub 

10Base­FL) nie powinien przekraczać 1000m, a segment 10Base­FP 700m. 

•

Każdy światłowodowy segment pomiędzy koncentratorem i DTE nie powinien 
przekraczać 400m dla 10Base­FL, 300m dla 10Base­FP. 

•

Dla takiego przypadku nie ma ograniczeń jeśli chodzi o ilość segmentów 

mieszanych. Tzn. że wszystkie segmenty mogą być segmentami mieszanymi. 

Reguły te zostały jeszcze bardziej uproszczone w łatwej do zapamiętania i powszechnie stosowanej 
tzw. 

zasadzie 5­4­3:

­         nie może być więcej niż 5 połączonych segmentów, 

­         pomiędzy dwiema stacjami nie może być więcej niż 4 wzmacniaki (np.: koncentratory), 
­         maksymalnie 3 z nich mogą być segmentami mieszanymi.
Zasady 5­4­3 nie należy interpretować, tak że w osobnej domenie kolizji nie może być więcej niż 
cztery koncentratory. Jedynie pomiędzy każdymi dwoma komunikującymi się ze sobą 

komputerami, może ich być najwyżej cztery.

Reguły dla Fast Ethernetu (100Mbps)

•

Wszystkie segmenty miedziane (skrętkowe) muszą mieć długość mniejszą lub równą 
100m. 

•

Segmenty światłowodowe (half­duplex) muszą mieć długość mniejszą lub równą 412m. 

•

Długość każdego kabla AUI nie może przekraczać 0,5m. 

Istnieją dwa rodzaje koncentratorów 100Mbps: 

klasy I i klasy II.

Pomiędzy dwiema stacjami w fast Ethernecie może być tylko jeden koncentrator klasy I lub dwa 

koncentratory klasy II. Rozpiętość sieci Fast Ethernet nie powinna przekraczać 200m. Przy 
wykorzystaniu koncentratorów klasy II może być 205m, uwzględniając 5m na kabel krosowy 

pomiędzy koncentratorami. Oczywiście możliwe są inne długości kabla krosowego, należy jednak 
dbać aby nie przekroczyć maksymalnej rozpiętości sieci (domeny kolizyjnej). Można również użyć 

więcej niż jednego koncentratora klasy I lub dwóch klasy II. Jednak dla takiej sieci należy wykonać 
obliczenia dla modelu 2 i sprawdzić zgodność zależności czasowych.

Rodzaj połączenia

Całość po miedzi Całość po 

światłowodzie

Miedź i światłowód 

DTE ­­­­­ DTE 

100 m 

412 m 

nie dotyczy 

DTE ­­ HUB I­­ DTE 

200 m 

272 m 

100m skrętki

160m światłowodu 

DTE ­­ HUB II ­­ DTE 

200 m 

320 m 

100m skrętki

208m światłowodu

DTE ­­ HUB II ­ HUB II ­­ DTE 

205 m 

228 m 

105m skrętki

116m światłowodu 

Tabela średnic domen kolizyjnych dla Fast Ethernetu [4]
 

Reguły dla Gigabit Ethernetu (1000Mbps)

•

System jest ograniczony do jednego koncentratora. 

•

Segmenty mają długość mniejszą niż 316m. 

Ponieważ nie produkuje się koncentratorów dla Gigabit Ethernetu na światłowodzie, nie będę 
opisywał tych reguł. W praktyce nie spotyka się sieci half­duplex na Gigabit Ethernecie. Zamiast 

koncentratorów w sprzedaży są przełączniki w których stosuje się segmenty ful­duplex. 
 
Należy dbać aby w sieci Ethernet, nie wystepowało zbyt wiele kolizji. W przypadku ich nadmiaru, 
należy podzielić sieć na osobne domeny kolizji. Przy połączeniu komputerów za pomocą urządzeń 

pracujących w warstwie 1 modelu ISO/OSI (wzmacniaków, koncentratorów) tworzymy pojedynczą 
domenę kolizji. W przypadku zastosowania urządzeń pracujących również w warstwie 2 (i 

wyższych) modelu ISO/OSI (mosty, przełączniki, rutery) dzielimy sieć na osobne domeny kolizji.

3.5 Technologie [4]

Full­duplex

Dodatek do standardu Ethernet ­ IEEE 802.3x definiuje jeszcze jeden tryb transmisji dla Ethernetu, 
nazywany 

full­duplex, który omija protokół CSMA/CD. Protokół CSMA/CD definiuje tzw. half­

duplex, co oznacza, że stacje nie mogą transmitować danych w tym samym czasie. Full­duplex 
umożliwia dwóm stacjom równoczesną wymianę danych poprzez łącze typu punkt­do­punktu 

(point­to­point). Muszą one jednak posiadać niezależne ścieżki nadawania i odbioru. W tym 
przypadku medium kabla koncentrycznego nie spełnia tego warunku, jest tam jedynie jedna ścieżka 

i nie ma możliwości transmisji full­dupleks poprzez koncentryk. Ponadto w tym trybie można 
połaczyć jedynie dwie stacje i obie muszą mieć interfejsy sieciowe skonfigurowane do pracy w 

trybie full­dupleks. Stacja o prędkości 10Mbit w trybie full­duplex uzyskuje szerokość pasma równą 
20Mbit. Dodatkowo, zaletą trybu full­dupleks jest brak ograniczeń długości segmentu wynikających 

z wymagań czasowych (szczelina czasowa S ­ rozpiętość sieci). W tym trybie pracy dlugość 
segmentu ograniczają jedynie parametry medium, np.: w skrętce CAT5 charakterystyki elektryczne 

kabla ograniczają jego długość do 100 metrów. Jednak dużą zaletę tego trybu pracy widzimy po 

rozmiarze maksymalnym segmentów światłowodowych.
W transmisji full­duplex nie ma możliwości wykrywania kolizji, co w niektórych przypadkach może 

stwarzać problemy. W przypadku gdy jeden komputer w sieci ma ustawioną transmisję typu full­
duplex i zostanie podłączony do koncentratora, wystąpi zjawisko wielokrotnych kolizji, ponieważ 

przy takim połączeniu komputer ten uznaje, że ma dostępną całą szerokość pasma i nie sprawdza 
czy może nadawać. 
Największe korzyści ze stosowania trybu full­duplex otrzymamy używając go w połączeniach 
rdzenia sieci pomiędzy przełącznikami i w połaczeniach serwerów z przełącznikami.

MAC Control

W załączniku 

IEEE 802.3x został zdefiniowany protokół kontroli MAC (MAC Control). Jeśli 

stacja odbierze ramkę z wartością (szesnastkową) 0x8808 w polu typu, to odczytuje kod operacji 

(opcode) umieszczony w polu danych. Kod operacji umieszczony jest w pierwszych 2 bajtach pola 
danych. Protokół MAC Control opsługuje sytuacje związane z zagubieniem ramki w sieci, 

odrzuceniem tego typu ramki, jej uszkodzeniem lub opóźnieniem. Rozmiar tego typu ramki jest 
minimalnym rozmiarem ramki w sieci czyli wynosi 64 bajty.
Podczas transmisji full­duplex, protokół kontroli MAC przenosi polecenia PAUSE. Wartość kodu 
operacji dla PAUSE to 0x0001 (hex). Tylko stacje skonfigurowane do pracy w trybie full­duplex 

mogą odbierać ramki typu PAUSE. Poza kodem w ramce znajduje się czas przez jaki należy 
wstrzymać wysyłanie kolejnych ramek z danymi do danej stacji. W taki sposób został zapewniony 
mechanizm 

sterowania przepływem danych w czasie rzeczywistym. Ramka taka wysyłana jest na 

z góry zdefiniowany adres grupowy 01­80­C2­00­00­01. Dzięki temu stacja wysyłająca ramke nie 

musi zapamiętywać adresu drugiej stacji w połączeniu full­duplex.Ponadto adres ten jest wygodny 
przypołączeniu dwóch przełączników pracujących w trybie full­duplex, ponieważ mogą do siebie 

wysyłać takie ramki sterując transmisją i nie będą one rozgłaszane w całej domenie rozgłoszeniowej 
(zostało to opisane w standardzie IEEE 802.1D opisującym pracę przełączników w sieci). 

Automatyczne negocjowanie

Protokół 

Auto­Negotiation wykorzystuje do przesyłania informacji system sygnalizacji zwany FLP 

(Fast Link Pulse ). Sygnały te są zmodyfikowaną wersją sygnałów 

NLP (Normal Link Pulse) 

wykorzystywanych do weryfikacji integralności łącza w standardzie 10Base­T. Z wyjątkiem systemu 
Gigabit Ethernet pracującego na światłowodzie, nie ma standardów auto­negocjacji IEEE dla 

światłowodów. Każdy impuls NLP trwa 100ns. Podobnie każdy impuls FLP trwa 100ns ale składa 
się z 33 krótkich impulsów. Czas przerwy jest taki sam w przypadku NLP i FLP. To sprawia, ze 

interfejsy wykorzystujące FLP są zgodne ze starszymi interfejsami 10Base­T nie obsługującymi 
protokołu Auto­Negotiation. 
Pierwsze 17 z 33 impulsów stanowi podstawę czasu (koduje zegar). Kolejne 5 bitów stanowi pole 
selektora identyfikujące technologię LAN. Dla Ethernetu ciąg ma postać : 10000. Następne 8 bitów 

opisuje technologie sieciowe z jakimi może pracować interfejs, kolejne bity oznaczają: 10Base­T, 
10Base­T full­duplex, 100Base­TX, 100Base­T full­duplex, 100Base­T4, PAUSE, Zarezerwowany, 

Zarezerwowany. Jeśli pojawia się jedynka, tzn. że interfejs obsługuje daną technologię. Następny bit 
jest wskaźnikiem błędu, oznacza że zostało wykryte jakieś uszkodzenie (np. kabla). Piętnasty bit 

stanowi sygnał ACK, i jest potwierdzeniem przyjętej wcześniej wiadomości. Komunikaty systemu 
automatycznego negocjowania są wysyłane do czasu aż druga strona nie odpowie wiadomością z 

ustawionym bitem potwierdzenia. Interfejs wysyła potwierdzenie po odebraniu trzech identycznych, 
kolejnych wiadomości. Ostatni szesnasty bit sygnalizuje pojawienie się następnej wiadomości, 

kontynuującej opisywanie możliwości interfejsu wysyłającego. 
Kiedy stacje zakończą procedurę auto negocjacji, przez łącze nie może być przesłany żaden więcej 

impuls FLP. System cały czas monitoruje pracę łącza i np. po chwilowym zerwaniu łącza 
(przepięcie wtyczki) renegocjuje parametry pracy. Standard auto negocjacji w przypadku kontaktu z 

urządzeniem nie obsługującym tego protokołu, stara się rozpoznać urządzenie i automatycznie 
ustalić parametry pracy. 

1000Base­T

W 1999 roku został ostatecznie zdefiniowany standard 

1000Base­T przez normę IEEE 802.3ab. 

Umożliwia on transmisję o szybkości 1000Mb/s przez skrętkę Cat­5 o długości 100 m. 
Zdefiniowana została również transmisja typu full­duplex (przy wykorzystaniu 4 par) umożliwiająca 

osiągnięcie przepustowości 2000Mb/s.
Poza zmianami opisanymi wcześniej, w standardzie znalazł się opcjonalny tryb pracy określony 
jako 

potoki ramek. Pozwala to na transmisję więcej niż jednej ramki w danym czasie nadawania, 

co poprawia osiągi systemu przy przesyłaniu dużych ilości krótkich ramek. całowita długość potoku 

równa jest czasowi nadania 65536 bitów (8192 bajty) plus czas nadawania ramki końcowej. 
Pierwsza ramka jest przesyłana normalnie, jeśli podczas jej transmisji nie wystąpi kolizja (w czasie 

slot), tzn że łacze jest wolne i można kontynuować nadawanie potoku.

Ramka Rozszerzenie

Kolejne ramki oddzielane bitami rozszerzenia o czasie równym odstępowi międzyramkowemu 
(IFG)

Ramka

IFG Ramka IFG Ramka

IFG Ramka ostatnia

 

Sygnały, kodowanie

Jeśli transceiver zostanie uszkodzony i zaczyna w sposób ciągły nadawać sygnał, sytuację taką 
nazywamy 

jabbering. W takim przypadku definiowaną przez normę rolą transceivera jest odcięcie 

sygnału.
Sygnały w 10Mbps koncentryku, skrętce i światłowodzie używają dosyć prostego schematu 

kodowania Manchester. Sygnały zegara i danych są połączone i w środku każdego bitu następuje 
przeskok taktu. Zasady 

kodowania Manchester: 

­ 0 ­ sygnał o wysokiej wartości w pierwszej połowie okresu i niskiej w drugiej,
­ 1 ­ sygnał o niskiej wartości w pierwszej połowie okresu i wysokiej w drugiej.

Również światłowodowe wersje 10Mbps Ethernetu używają kodowania Manchester. 
Sygnały w skrętce dla 10Base­T mają 

poziomy napięć od ­2,5V do +2,5V, przy standardzie 

100Base­T od ­1V do +1V. Dla tego sygnalizacja ta nie wymaga punktu zero tj. w koncentryku. 
Kodowanie w systemach 100Mbps opiera się na 

kodowaniu blokowym, np. 4 bitowy blok danych 

kodowany jest za pomocą 5 bitowego symbolu (4B/5B). Dodatkowe symbole kodowe używane są 
do celów kontrolnych, np.: sygnalizacja startu ramki, sygnalizacja błędów. W wyniku kodowania 

blokowego transmisja ma rzeczywistą szybkość 125Mbaudów. Ponadto symbole transmitowane są 
przy pomocy systemu zwanego wielopoziomowym progiem­3 (MTL­3). Oznacza to, że przy każdej 

zmianie sygnał będzie miał jeden z trzech poziomów. Podczas każdego taktu zegara zmiana 
poziomu sygnału oznacza logiczną jedynkę, a brak zmiany zero.

Interfejs ignoruje (poziom tłumienia) sygnały niższe niż 300mV. Typowy kabel Kategorii 5 ma 
tłumienie na poziomie 11,5dB na długości 152 metrów. Uwzględniając ok. 1,5dB na złączach, 

kablach krosowych itp. jest szansa na osiągnięcie 150m długości segmentu, przy użyciu dobrej 
jakości fachowo wykonanych (krosy) elementów. Impedancja falowa skrętki wynosi 100 omów.
Transceivery 10Base­T w przypadku braku transmisji co pewien czas wysyłają sygnał testu łącza, 
sprawdzając połączenie. Jeśli równocześnie świeci nam się dioda na transceiverach po obu stronach 

połączenia (po jednej stronie może być np.: koncentrator) to połączenie jest wykonane dobrze i 
działa poprawnie. Należy pamiętać, że diody na niektórych kartach sieciowych świecą ciągle, 

niezależnie od podłączenia przewodu sieciowego. Transceivery skrętkowe wykrywają kolizję 
poprzez równoczesne pojawienie się sygnału na obu parach ­ nadawczej i odbiorczej.
Podobnie w światłowodowym systemie Gigabit Ethernet stacja sprawdza integralność łącza na 
podstawie sygnałów aktywności (transmisja) odległej stacji. W okresach bezczynności łącza, 

wysyłane są sygnały IDLE. W przypadku ich urwania, stacja zaczyna wysyłać informację o 
uszkodzeniu, co ­ jeśli zostało przerwane tylko jedno włókno ­ umożliwia zasygnalizowanie 

uszkodzenia przez stację na drugim końcu światłowodu.
Skrętkowy Gigabit Ethernet ze względu na złożoność problemu transmisji z tak wysoką szybkością 

po medium miedzianym, używa systemu kodowania nazwanego 4D­PAM5, który przesyła sygnały 
czterema parami przewodów. Zmienia 8­bitowy bajt danych w równoczesną transmisję czterech 

symboli kodowych, czterema parami przewodów (4D). Symbole wykorzystują pięciopoziomową, 
pulsową modulację amplitudy (PAM5). Sygnał ten zawiera w sobie korekcję błędów. Równocześnie 

do transmisji wykorzystywane są wszystkie 4 pary, każda równocześnie do nadawania i do 
odbierania sygnałów. Dwa bity danych są kodowane pojedynczą zmianą amplitudy sygnału. Ponadto 

na równocześnie nadawanie odbywa się na czterech parach, więc przy jednym takcie zegarowym 
wysyłamy 8 bitów informacji. Dzięki temu udało się przy szybkości 125Mbaudów uzyskać 

transmisję 1000Mbps.
Urządzenie 1000Base­T musi wykorzystywać system auto negocjacji, decydujący który transceiver 

będzie pracował w trybie master, a który w slave. Master narzuca sygnał zegarowy.
Do pracy w systemie 1000Base­T wszystkie komponenty (kable, łącza) muszą spełniać wymagania 

Cat 5.

Nr 

styku

Sygnał

1

BI_DA+

2

BI_DA­

3

BI_DB+

4

BI_DC+

5

BI_DC­

6

BI_DB­

7

BI_DD+

8

BI_DD­

Sygnały 1000Base­T na RJ­45 [4]
Przez skrętkę równocześnie transmitowane są w obu kierunkach cztery sygnały: BI_DA, BI_DB, 

BI_DC, BI_DD. Większość urządzeń posiada system wykrywania polaryzacji i odpowiedniej jej 
zamiany na wypadek zamiany miejscami przewodów w parze kabla UTP.
1000Base­X
Sygnalizacja w światłowodowym Ethernecie światłowodowym oparta jest na prostym kodzie, gdzie 

jedynce odpowiada wysoki poziom światła, a zeru ciemność. Do zakodowania każdych 8 bitów 
danych użyte zostało 10 bitów sygnału, co powoduje że szybkość transmisji musi wynosić 

1250Mbaudów. Maksymalna częstotliwość pracy diod LED wynosi około 600MHz, więc używane 
są lasery.
Standart określa, że segment 1000Base­LX w trybie full­duplex może osiągnąć długość do 5000m, 
jednak wielu producentów sprzedaje własne rozwiązania o lepszych parametrach. Nigdy nie należy 

patrzyć na końcówki światłowodu, ponieważ strumień laserowy po pierwsze jest niewidoczny dla 
ludzkiego oka (pracuje w podczerwieni), a po drugie uszkadza siatkówkę nie wywołując wrażenia 

bólu, więc nawet nie zauważymu kiedy oślepniemy. Jest takie powiedzenie: iIe razy można zajrzeć 
w światłowód? ... Dwa, raz lewym okiem, a raz prawym.

Wydajność sieci Ethernet 10Mbps

Nadal pokutuje pogląd że sieć Ethernet wypełnia się przy obciążeniu 37% i wiele więcej od niej nie 
należy oczekiwać. Wartość ta pochodzi z opracowania Boba metcalfa i Davida Boggsa opisującego 

rozwój i działanie ethernetu. Niestety opracowanie to pochodzi z roku 1976. Ponadto opiera się na 
silnie uproszczonym modelu, wykorzystywanym przy założeniach maksymalnej transmisji ramek o 

minimalnej długości. Przy wykorzystaniu takiego modelu, sieć rzeczywiście wypełnia się przy 
36,8%. Autorzy ostrzegali o uproszczeniu rozważań, ale nie zapobiegło to ustaleniu się mitu.
W 1988 roku David Boggs wraz z dwoma współpracownikami (Mogul i Kent) opublikowali wyniki 
badań praktycznych rzeczywistego systemu Ethernet. Nawet kiedy 24 stacje stale rywalizowały o 

pasmo i wysyłały ramki o minimalnym rozmiarze (warunki podobne do założeń pierwszego 
modelu), wykorzystanie kanału oscylowało w granicach 9Mbps (po szczegóły odsyłam do pozycji 

[4] z bibliografii).
Dalsze analizy wykonywane dzięki coraz lepiej oddających rzeczywiste zachowanie sieci modelu 

oraz porównań z rzeczywistymi wynikami prowadzą do kilku ciekawycych wniosków.

­ Jeśli liczba stacji w pojedynczej domenie kolizji nie przekracza 200, sieć zachowuje 

się stabilnie i umożliwia transmisję danych w sensownym czasie. 

­ Ciągłe przeciążenie kanału nie jest normalnym trybem pracy sieci Ethernet, która 
charakteryzuje się raczej krótkotrwałymi "wybuchami" transmisji ramek. 

­ Dla obciążenia sieci do 50%, średni czas odpowiedzi jest bliski 0,001s. Umożliwia to 

pracę aplikacji transmitujących dane (dźwięk, obraz) w czasie rzeczywistym.

­ W zakresie od 50% do 80% obciążenia kanału średnie opóźnienie wzrasta aż do 0,1s. 

Dla usług typu WWW, telnet, ftp opóźnienie nie będzie zauważalne. Krótkotrawałe 
"eksplozje" ruchu do wartości 80­100% są normalnym stanem pracy sieci i nie stanowią 

problemu.

­ Sieć obciążona powyżej 80% powinna zostać przekonfigurowana (np.: podzielona na 
domeny kolizji za pomocą przełącznika), ponieważ nie zapewnia transmisji ramki w 

sensownym czasie.

Dodatkowym paramatrem opisującym działanie sieci Ethernet jest ilość kolizji podana jako procent 
ilości wysłanych ramek. W normalnie działającym segmencie ilość kolizji nie jest ważnym 

paramatrem. Jednak gdy zbliża się do 100% wysłanych ramek, jest sygnałem awarii.
Ogólne praktyczne reguły stosowane przez administratorów, mówią że problemy z siecią zaczynają 

się gdy:
­ średnie wykorzystanie sieci w ciągu dowolnych 8 godzin pracy przekracza 20%,

­ średnie wykorzystanie sieci w ciągu dowolnej 1 godziny pracy przekracza 30%, 
­ średnie wykorzystanie sieci w ciągu dowolnych 15 minut pracy przekracza 50%. 
Czego teoretycznie możemy oczekiwać po sieci Ethernet:

Rozmiar 

ramki 

Rozmiar 

pola danych 

Maks. liczba ramek na 

sekundę 

Maks. liczba danych w 

bajtach na sekundę 

64

46

14 880

684 480

82

64

12 254

784 260

146

128

7 530

963 840

274

256

4 251

1 088 256

530

512

2 272

1 163 264

1042

1024

1 177

1 205 248

1518

1500

812

1 218 000

 

3.6 Rodzaje nośników.

W sieciach typu Ethernet można stosować różnorodne rodzaje mediów transmisyjnych. Ich wybór 
opiera się o kilka cech, które należy rozważyć projektując sieć:

•

wymagania szerokości pasma aplikacji i użytkownika, 

•

perspektywy rozwoju sieci, 

•

odległości między systemami komputerów, 

•

środowisko geograficzne (kabel, transmisja radiowa lub satelitarna), 

•

wymagana tolerancja błędu – zdolność sieci do funkcjonowania pomimo poważnej awarii, 

najczęściej jest funkcją topologii sieci, 

•

środowisko – rodzaj i moc zakłóceń generowanych przez otoczenie, 

•

cena. 

Standard

Norma – 

rok 

ogłoszenia

Szybkość Topologia

Rodzaj medium 

transmisyjnego

Maks. długość segmentu 

w m.

Half­Duplex Full­Duplex

10Base5

DIX­1980,

802.3­1983

10Mb/s Magistrala

pojedynczy 50W 

przewód 
koncentryczny (gruby 

Ethernet) o średnicy 
10mm

500

n/a

10Base2

802.3a­

1985

10Mb/s Magistrala

pojedynczy 50W 

przewód 
koncentryczny (cienki 

Ethernet RG58) o 
średnicy 5mm

185

n/a

10Broad36

802.3b­

1985

10Mb/s Magistrala

pojedynczy 75 

przewód 
szerokopasmowy

1800

n/a

FOIRL

802.3d­

1987

10Mb/s Gwiazda dwa włókna optyczne

1000

>1000

1Base5

802.3e­

1987

1Mb/s Gwiazda

dwie skręcone pary 
przewodów 

telefonicznych

250

n/a

10Base­T

802.3i­

1990

10Mb/s Gwiazda dwie pary kategorii 

Cat­3 UTP

100

100

10Base­FL

802.3j­

1993

10Mb/s Gwiazda dwa włókna optyczne

2000

>2000

10Base­FB

802.3j­

1993

10Mb/s Gwiazda dwa włókna optyczne

2000

n/a

10Base­FP

802.3j­

1993

10Mb/s Gwiazda dwa włókna optyczne

1000

n/a

100Base­TX

802.3u­

1995

100Mb/s Gwiazda dwie pary kategorii 

Cat­5 UTP

100

100

100Base­FX

802.3u­

1995

100Mb/s Gwiazda dwa włókna optyczne

412

2000

100Base­T4

802.3u­

1995

100Mb/s Gwiazda cztery pary kategorii 

Cat­3 UTP

100

n/a

100Base­T2

802.3y­

1997

100Mb/s Gwiazda cztery pary kategorii 

Cat­3 UTP

100

100

1000Base­LX 802.3z­

1998

1Gb/s Gwiazda

laser długofalowy 
(1300nm) przez:

­ 62.5um 
wielomodowe włókno

­ 50um wielomodowe 
włókno

­ 10um jednomodowe 
włókno

316

316
316

550

550

5000

1000Base­SX 802.3z­

1998

1Gb/s Gwiazda

laser krótkofalowy 

(850nm) przez:
­ 62.5um 

wielomodowe włókno
­ 50um wielomodowe 

włókno

275

316

275

550

1000Base­CX 802.3z­

1998

1Gb/s Gwiazda ekranowany kabel 

miedziany

25

25

1000Base­T

802.3ab­

1999

1Gb/s Gwiazda cztery pary kategorii 

Cat­5 UTP

100

100

Tab 3.2. Tabela norm IEEE dotyczących sieci Ethernet 

[5i]

.

W specyfikacji IEEE 802.3 przedstawionych zostało wiele różnych standardów, spośród których 

najważniejszymi dla nas są:
10Base­2        ­ (Thin Ethernet) kabel koncentryczny cienki.
10Base­5        ­ (Thick Ethernet) kabel koncentryczny gruby.
10Base­T       ­ (UTP ­ Unshielded twisted­pair cable) skrętka 10Mbit.
100Base­T     ­ skrętka 100Mbit.
10Base­FL     ­ (Fiber Optic Cable) światłowód.
W naszej sieci zastosowano głównie skrętkę i światłowód (w niewielkim fragmencie koncentryk, 
który w trakcie pisania pracy wyszedł z użycia), jednak ze względu na znaczenie historyczne i jego 

ciągłe stosowanie omówię również przewód koncentryczny.

HOME

 

TOP

3.7 Przewód koncentryczny 

[1]

.

Technologia oparta na kablu koncentrycznym przechodzi do historii. Obarczona jest ona wieloma 
wadami (omówię je w dalszej części rozdziału), które powodują rezygnowanie z jej stosowania. 
Wyróżnia się dwa rodzaje kabla koncentrycznego:
Ethernet gruby – 10Base­5 (Thick Ethernet) oznaczenie kabla RG­8 i RG­11, o impedancji falowej 
50 omów i grubości 1/2", praktycznie wyszedł z użycia, czasem stosowany jako rdzeń sieci (max. 
odległość między stacjami do 500m).  
Ethernet cienki – 10Base­2 (Thin Ethernet) oznaczenie kabla RG­58, o impedancji falowej 50 
omów i grubości 1/4", powszechnie stosowany w małych sieciach lokalnych (przy połączeniu 2 

komputerów max. odległość między nimi to185m). Czasem jeszcze spotyka się tą technologię w 
praktycznych zastosowaniach.

Zalety kabla koncentrycznego: 

­         ze względu na posiadaną ekranizację, jest mało wrażliwy na zakłócenia i szumy,  
­         jest tańszy niż ekranowany kabel skręcany,

­         posiada twardą osłonę, dzięki czemu jest bardziej odporny na uszkodzenia fizyczne. 

Wady kabla koncentrycznego:

­         ograniczenie szybkości do 10Mbit,

­         niewygodny sposób instalacji (duże łącza, terminatory, łączki T, duża grubość i niewielka 
elastyczność kabla),

­         słaba skalowalność (problemy z dołączeniem nowego komputera),
­         niska odporność na poważne awarie (przerwanie kabla unieruchamia dużą część sieci),

­         trudności przy lokalizowaniu usterki,

Źródło transmisji

Elektryczne

Współpracujące topologie

10Mb Ethernet

Maksymalna długość segmentu

185 m

Minimalna długość kabla

0,5 m

Maksymalna liczba stacji

30 na jeden segment kabla

Maksymalna liczba segmentów

5 powtórzonych segmentów, z których tylko 3 są 

wypełnione

Maksymalna całkowita długość sieci 925 m

Tab. 3.3. Parametry kabla Thinnet 

[1]

.

W technologii 10Base­2 kolejne odcinki kabla łączymy w topologii magistrali za pomocą końcówek 

BNC. 

Rys 3.2. Końcówka BNC;

Podczas instalacji końcówki BNC wykorzystuje się specjalne narzędzie do przycięcia 
poszczególnych części kabla na odpowiednie długości. 

 

Rys. 3.3. Budowa kabla koncentrycznego; na podstawie [3i].

Następnie za pomocą szczypiec zaciskowych wykonuje się połączenie mechaniczne i elektryczne 

końcówki BNC. 

Rys 3.4 Budowa złącza BNC

Kable koncentryczne powinny być zakończone 

terminatorami (specjalne końcówki o rezystancji 

50 Om dostosowanej do impedancji falowej kabla), z czego jeden z nich powinien być uziemiony 
(podłączony krótkim łańcuszkiem do obudowy komputera).

Rys 3.5 Terminator BNC z uziemieniem, łącznik T.

 

Rys 3.6 Schemat fizycznego łączenia komputerów w technologii 10Base­2.

W takim połączeniu potrzebne są różne dodatkowe elementy: terminatory, łączniki T, łącza BNC. 

Zastosowania sieci 10Base­2

Chociaż sieć 10Base­2 jest technologią wychodzącą z użytku, nadal może się okazać przydatna w 
niektórych zastosowaniach. Przykładowo przy instalacji małej sieci domowej ­ do 5 komputerów ­ 

koszt (tanie używane karty sieciowe, brak dodatkowych urządzeń sieciowych – koncentratora) takiej 
instalacji jest o wiele niższy od instalacji z wykorzystaniem skrętki. Ponadto przy niewielkiej liczbie 

komputerów problemy z diagnozowaniem uszkodzeń fizycznych sieci nie są zbyt duże. 
Ciekawym zastosowaniem tej technologii, stają się ostatnio sieci osiedlowe. W przypadku 

odległości pomiędzy blokami powyżej 100 m, często wykorzystuje się przewód koncentryczny. 
Dodatkowo, kabel ten jest mocniejszy mechanicznie i bardziej odporny na warunki zewnętrzne, co 

ułatwia jego instalację na zewnątrz budynków. 
Ponadto w środowiskach o dużych szumach elektromagnetycznych, również objawiają się zalety 

kabla koncentrycznego.

3.8 Skrętka UTP 

[1]

.

Aktualnie najpopularniejszym środkiem transmisji stał się nie ekranowany dwuparowy kabel 
skręcany (UTP ­ Unshielded Twisted­Pair cable) – 

10Base­T. 

Opierając się na standardzie ANSI/EIA 586 (American National Standarts Institute/ Electronic 

Industries Asociation) i pracach grupy 2840, ISO/IEC zdefiniował nowy standard: ISO IS11801, 
przyjęty do stosowania w 1994 roku.

Kategorie nie ekranowanego kabla skręcanego dla aplikacji klasy C

[3]

:

CAT 1 & 2      ­ głos i dane małej jakości (np.: modem)
CAT 3             ­ transmisja do   10 Mbps (max. dł. 100 m)
CAT 4             ­ transmisja do   16 Mbps (max. dł. 150 m)
CAT 5             ­ transmisja do 100 Mbps (max. dł. 160 m)
Aplikacje klasy C są to aplikacje dotyczące danych o dużej częstotliwości do 16MHz.

Zalety skrętki:

­      jest najtańszym medium transmisji (jeśli chodzi o cenę metra, bez uwzględniania dodatkowych 
urządzeń),

­      wysoka prędkość transmisji (do 1000Gb/s),
­      łatwe diagnozowanie uszkodzeń,

­      łatwa instalacja,
­      odporność na poważne awarie (przerwanie kabla unieruchamia najczęściej tylko jeden 

komputer),
­      jest akceptowana przez wiele rodzajów sieci,       

Wady skrętki:

­      niższa długość odcinka kabla niż w innych mediach stosowanych w Ethernecie,
­      mała odporność na zakłócenia (skrętki nie ekranowanej),

­      niska odporność na uszkodzenia mechaniczne – konieczne jest instalowanie specjalnych listew 
naściennych itp.

Źródło transmisji

Elektryczne

Współpracujące topologie

10Mb, 100Mb i 1Gb Ethernet, FDDI, ATM

Maksymalna długość kabla

100 m

Minimalna długość kabla

Brak

Minimalna liczba stacji

2 na kabel

Maksymalna liczba stacji

1024 na segment

Maksymalna liczba 

segmentów

Dla 10Mb: 5 powtórzonych segmentów, z których tylko 3 są 

wypełnione

Dla 100Tx i 1Gb: 2 powtórzone segmenty

Maksymalna średnica sieci

Dla 100Mb – 205 m.

Dla 10Mb – ok. 2000 m.

Maksymalna całkowita 
długość segmentu

100 m

Tab. 3.4. Parametry kabla skręcanego 

[1]

.

 
Dla szybkości 100Mb/s istnieją dwa różne media:
100Base­TX   ­ skrętka kategorii 5, wykorzystane 2 pary (tak jak w 10Base­T).

100Base­T4   ­ skrętka kategorii 5, wykorzystane 4 pary.

Dla szybkości 

1000Mb/s została przewidziana również skrętka kategorii 5 wykorzystująca 

wszystkie 4 pary. Oczywiście można użyć lepszego kabla.
W przypadku wykorzystania skrętki w środowiskach o dużych szumach elektromagnetycznych, 
stosuje się ekranowany kabel skręcany (

STP). Zbudowany jest on z czterech skręcanych ze sobą par 

przewodów miedzianych, otoczonych ekranującą siatką lub folią i umieszczonych w izolacyjnej 
osłonie.
W zastosowaniach skrętki można napotkać dwa typy końcówek:
­         RJ­11        ­          sześciopozycyjny łącznik modularny (łącze telefoniczne),
­         RJ­45        ­          ośmiopozycyjny łącznik modularny (sieć Ethernet).

Rys. 3.7 Wygląd wtyczki i gniazdka RJ­45, numery wyprowadzeń.

Wyróżniamy 3 rodzaje połączeń końcówek kabla UTP:

odwrotny  ­ końcówka 1 do 8, końcówka 7 do 2, itd. – zastosowany w kablu 
telefonicznym,

zgodny      ­ końcówka 1 do 1, końcówka 2 do 2, itd. – np.: połączenie Ethernet 
pomiędzy koncentratorem i kartą sieciową komputera,

krzyżowy  ­ (cross­over) odwraca tylko niektóre połączenia, często spotykane przy 
połączeniach pomiędzy koncentratorami lub przy łączeniu dwóch komputerów bez 

pośrednictwa koncentratora.

W większości koncentratorów jednak istnieje możliwość dokonania zamiany kolejności przewodów 
wewnątrz urządzenia i wykorzystania kabla zgodnego. Metoda ta nazywana jest 

wewnętrznym 

krzyżowaniem; gniazdka (lub przełączniki) realizujące takie połączenie oznaczane są symbolem X. 
Dzięki temu możemy połączyć (skrosować) ze sobą koncentratory przy pomocy kabla zgodnego

Rys. 3.5. Wtyczka i gniazdo RJ­45. Z dokumentacji firmy 3Com.

Przeznaczenie

Nr

Kolor

Nr

Przeznaczenie

Odbiór +

1

Biało/Pomarańczowy

1 Transmisja +

Odbiór ­

2

Pomarańczowy

2 Transmisja ­

Transmisja +

3

Biało/Zielony    

3 Odbiór +

(nie używane)

4

Niebieski

4 (nie używane)

(nie używane)

5

Biało/Niebieski

5 (nie używane)

Transmisja ­

6

Zielony

6 Odbiór ­

(nie używane)

7

Biało/Brązowy

7 (nie używane)

(nie używane)

8

Brązowy

8 (nie używane)

Tab. 3.5 Połączenie zgodne UTP 

[8i]

 
 

Przeznaczenie

Nr

Kolor

Nr

Przeznaczenie

Transmisja +

3

Biało/Zielony    

1

Odbiór +

Transmisja ­

6

Zielony

2

Odbiór ­

Odbiór +

1

Biało/Pomarańczowy

3

Transmisja +

(nie używane)

7

Biało/Brązowy

4 (nie używane)

(nie używane)

8

Brązowy

5 (nie używane)

Odbiór ­

2

Pomarańczowy

6

Transmisja ­

(nie używane)

4

Niebieski

7 (nie używane)

(nie używane)

5

Biało/Niebieski

8 (nie używane)

Tab. 3.6 Połączenie krzyżowe UTP 

[8i]

 
Pary numeruje się tak[4]: 

Sekwencja TIA/EIA T568A

numer pary

kolor pary

styki

1

niebieski

4 (nieb), 5 (bia­nieb)

2

pomarańczowy 3 (bia­pom), 6 (pom)

3

zielony

1 (bia­ziel), 2 (ziel)

4

brązowy

7 (bia­brąz), 8 (brąz)

Opcjonalna sekwencja TIA/EIA T568B

numer pary

kolor pary

styki

1

niebieski

4 (nieb), 5 (bia­nieb)

2

pomarańczowy 1 (bia­pom), 2 (pom)

3

zielony

3 (bia­ziel), 6 (ziel)

4

brązowy

7 (brąz), 8 (bia­brąz)

Para styków 4­5 jest nie używana, w celu zapewnienia zgodności ze standardem połączeń 
telefonicznych. W przypadku pomyłkowego wpięcia kabla telefonicznego w złącze sieciowe, styki z 

wysokim napieciem centrali telefonicznej (dochodzącym do 60V) nie będą miały połączenia 
elektrycznego z urządzeniem sieciowym.

Rys. 3.6. Połączenie zgodne i krzyżowe kabla UTP 

[3i]

.

Wymagania dla instalacji kategorii 5.

Przedstawiam podstawowe wymagania, wg. normy TIA/EIA.
1. Minimalny promień zgięcia kabla wynosi czterokrotność średnicy kabla.

2. Kabel nie powinien być mocowany "na sztywno". Powinien mieć pewien luz ­ nie należy 
dociskać maksymalnie "krawatek".

3. Kabla nie należy nadmiernie naciągać podczas układania w korytkach.
4. Pary przy wtyczce nie powinny być rozkręcone na długości większej niż 1,3cm.

5. Kable sieciowe powinny przebiegać dalej niż 30,5cm od skrętki. Od transformatorów i silników 
należy zachować odległość 1,02m. Jeśli skrętka została umieszczona w metalowym korytku 

prowadzącym, to minimalna odległość od przewodów zasilających wynosi 6,4cm.
6. Jeśli zaistnieje konieczność skrzyżowania kabli zasilającego ze skrętką, powinny one być ułożone 

prostopadle do siebie.

3.9 Światłowód.

[3]

Obecnie najnowocześniejszym medium transmisyjnym jest 

światłowód (Fiber Optic Cable). Zasada 

jego działania opiera się na transmisji impulsów świetlnych między nadajnikiem (Optical 
Transmitter) przekształcającym sygnały elektryczne na świetlne, a odbiornikiem (Optical Receiver) 

przekształcającym sygnały świetlne odebrane ze światłowodu w sygnały elektryczne. Sieci oparte 
na światłowodach zwane są 

FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

Budowa światłowodu

1.      

Włókno optyczne, złożone z dwóch rodzajów szkła o różnych współczynnikach załamania 

(Refraction Index):
­         cześć środkowa   – 

rdzeń (Core), najczęściej o średnicy 62,5 um (rzadziej 50um)

­         część zewnętrzną – 

płaszcz zewnętrzny (Cladding), o średnicy 125 um;

2.      Warstwa akrylowa 
3.      Tuba – izolacja o średnicy 900 um.
4.      Oplot kewlarowy.
5.      Izolacja zewnętrzna.

Zasada działania światłowodu

Promień światła wędrując w rdzeniu światłowodu (o współczynniku załamania n1), natyka się na 

środowisko o innym współczynniku załamania (n2) – płaszcz. Gdy promień pada od strony rdzenia 
na płaszcz pod kątem a, to pewna część światła zostaje odbita i wraca do rdzenia. W zależności od 

kąta padania i współczynników załamania materiałów rdzenia i płaszcza, zmienia się ilość odbitego 
światła. Powyżej pewnego kąta zachodzi zjawisko całkowitego odbicia wewnętrznego i światło 

padające zostaje odbite bez strat.
Apertura numeryczna światłowodu (Numerical Aperture) jest miarą maksymalnego 
dopuszczalnego kąta a między wchodzącym promieniem światła, a osią światłowodu. Największy 
możliwy kąt a nazywany jest 

akceptowanym kątem włókna światłowodowego.

 

Płaszcz

Rys. 3.7 Apertura numeryczna światłowodu 

[3]

.

 

Światłowód wielomodowy z indeksem kroku (Step Index Multimode Fiber).

Światłowód wielomodowy charakteryzuje się tym, że promień światła może być wprowadzony do 
niego pod różnymi kątami ­ 

modami. 

Indeks kroku jest długością światłowodu, jaką przebywa promień bez odbić wewnętrznych. 
Najważniejszym problemem w przypadku tego rodzaju światłowodów jest zjawisko 

dyspersji, 

polegające na „poszerzaniu” się promienia świetlnego wraz z drogą przebytą wewnątrz 
światłowodu. Ponieważ dyspersja powiększa się wraz z drogą promienia świetlnego, więc kable 

wielomodowe stosowane są maksymalnie na długościach do 5 km. 
Występują dwa rodzaje dyspersji:
­      

Dyspersja modalna – wynikające z różnic w kątach (modach) wprowadzenia światła do 

rdzenia. W zależności od kąta, światło przebywa różną drogę wewnątrz rdzenia, co zmienia czas 

przejścia światła przez światłowód i powoduje poszerzenie sygnału.
­      

Dyspersja chromatyczna – wynika z tego, że promień świetlny nie jest monochromatyczny 

(źródłem światła są diody LED), a światło o różnej długości fali przebiega światłowód z różnymi 
szybkościami. 

Światłowód jednomodowy.

W światłowodzie jednomodowym rdzeń złożony jest z wielu warstw o różnych współczynnikach 
załamania. Dodatkową różnicą jest zmniejszenie średnicy rdzenia do 9nm. Dzięki temu w 

światłowodzie propagowany jest tylko jeden mod. Nie istnieje zjawisko całkowitego odbicia 
wewnętrznego na granicy rdzenia i płaszcza. Dzięki temu zjawisko dyspersji zostało zredukowane 

do minimum, co umożliwia wykorzystanie tego medium przy odległościach rzędu 60km. 
Zwiększona została również częstotliwość pracy takiego włókna, co poszerza pasmo pracy sieci. 

Niestety koszt takiego światłowodu jest znacznie wyższy niż światłowodu wielomodowego, a 
dodatkowo instalacja wymaga o wiele większej precyzji przy wprowadzaniu promienia świetlnego 

(diody laserowe) do rdzenia. Tego typu światłowody stosowane są w sieciach WAN.

Łączniki światłowodowe.

Zasady stosowania kabli światłowodowych zawarte są w normach: ISO/IEC 11801 i EN 50173 oraz 

TIA/EIA 568A. Według ISO/IEC 11801 i EN 50173 preferowane są kable wielomodowe 
62,5/125nm, a w nowych instalacjach należy stosować złącza duplex­SC. Starsze złącza ST nie 

zapewniają tak dobrych parametrów połączenia jak SC (poprawna polaryzacja, stabilność 
mechaniczna łącza), jednak w sieciach Ethernet są nadal stosowane.

Rys. 3.8 Złącza światłowodowe ST i SC 

[3]

.

Standardy transmisji światłowodowych.

Najważniejszymi dla technologii światłowodowej, z naszego punktu widzenia, są:
    

10Base­FL – transmisja 10Mb/s. 

  

100Base­FX – transmisja 100Mb/s. 

1000Base­LX – transmisja 1000Mb/s, laser długofalowy – ok. 1300nm
1000Base­SX – transmisja 1000Mb/s, laser krótkofalowy – ok. 850nm
Transmisja za pomocą światłowodu wymaga najczęściej, przynajmniej dwóch kabli. Jeden do 
transmisji a drugi do odbierania danych. Do standardowej karty sieciowej podłącza się je poprzez 

konwerter nośników, do którego z jednej strony dochodzą oba połączenia światłowodu, a do drugiej 
gniazdo RJ­45 (dawniej częściej spotykane AUI – wtedy to urządzenie nazywa się transceiver). 
Najczęściej w tej technologii używa się kabla wielomodowego 

MMF (multi­mode fiber). Możliwa 

jest transmisja typu full­duplex, w trybie tym możliwe są połączenia dłuższe niż 2000 m, ponieważ 

nie grają w tym momencie roli ograniczenia standardu CSMA/CD związane ze szczeliną czasową. 
Przy zastosowanych dobrej jakości światłowodach i transceiverach możliwe jest nawet osiągnięcie 5 

km. Standard 10Base­FL jest idealny do połączeń pomiędzy oddalonymi od siebie budynkami danej 
firmy. Połączenia takie są zupełnie odporne na zakłócenia elektromagnetyczne.

  

10Base­FL

100Base­FX

1000Base­LX

1000Base­SX

Szybkość 
transmisji

10 Mb/s 

20Mb/s full­
duplex

100 Mb/s 

200 Mb/s full­
duplex

1000 Mb/s 

2000 Mb/s full­duplex

Rodzaj kabla

MMF 62.5/125;

długość światła 

850nm.

MMF 62.5/125;

długość światła 

1300nm.

MMF 62.5/125 
lub 50/125;

SMF 10um;

długość światła od 
1270 do 1355 nm.

MMF 62.5/125;

długość światła od 

770 do 860nm.

Maksymalna 

długość segmentu

2000 m.

H­D:  412 m. 
F­D: 2000 m.

H­D 

H­D 

MMF i SMF: 316 
m

F­D 

MMF: 550 m

SMF: 5000 m

62.5/125: 275 m
50/125:    316 m
F­D 

62.5/125: 275 m
50/125:    550 m

Maksymalna ilość 

transceiverów na 
segment

2

2

2

2

Rodzaj łączy

ST 

podwójny SC,

dopuszczalny 

również ST oraz  
FDDI MIC 

podwójny SC 

podwójny SC 

Rodzaj kodowania Manchester 

encoding

4B/5B

8B/10B

8B/10B

Tab 3.7  Porównanie parametrów technologii światłowodowych 

[5i]

.

Użyte skróty:
MMF (multi­mode optical fibers)        – dwa wielomodowe kable światłowodowe
SMF  (two single mode optical fibers) – dwa jednomodowe kable światłowodowe
62,5/125 ­ 62.5um rdzeń i 125um płaszcz,
50/125    ­ 50um rdzeń i 125um płaszcz,
H­D – half­duplex
F­D – full­duplex

u ­ zostało użyte jako zamiennik oznaczenia mikro.

3.10 Protokół ARP – Protokół Określania Adresów 

[2] [6i]

.

ARP (Address Resolution Protokol) jest protokołem umożliwiającym przekształcanie adresów 
protokołów sieciowych (w naszym przypadku adresów IP) na 48 bitowe adresy Ethernetowe 

(MAC). W momencie gdy protokół warstwy Internetu chce przekazać datagram do warstwy dostępu 
do sieci, warstwa ta (a dokładniej warstwa łącza danych modelu ISO/OSI) musi określić adres 

docelowy, komputera do którego ma przekazać datagram. Jeśli jeszcze go nie zna, rozsyła zapytanie 
rozgłoszeniowe (broadcast ­ z docelowym adresem MAC równym FFFFFFFFFFFF) do wszystkich 

komputerów w danej sieci lokalnej. Następnie odpowiedni komputer – cel – (jeśli istnieje w sieci 
lokalnej) rozpoznaje zawarty ramce Ethernetowej adres protokołu sieciowego IP, odpowiada i 

podaje swój adres MAC. W tym momencie protokół ARP na komputerze źródłowym uzupełnia 
swoją tablicę danych o adres docelowego komputera. Następnym razem, w przypadku ponowienia 

transmisji do tej właśnie stacji, już bezpośrednio zaadresuje datagram i skieruje go do danej karty 
sieciowej (pamiętajmy, że adres Ethernetowy jest równocześnie niepowtarzalnym adresem 

określonego urządzenia sieciowego ­ karty sieciowej).
System ten działa inaczej, gdy źródło i cel transmisji znajdują się w oddzielnych sieciach LAN 

połączonych ruterem. Źródło rozsyła broadcastowe zapytanie o adres MAC karty sieciowej 
komputera mającego odebrać transmisję. Ramki rozgłoszeniowe są odbierane przez wszystkie 

urządzenia w sieci LAN, jednak żadne nie odpowiada na zapytanie. Źródło uznaje, że w sieci 
lokalnej nie ma urządzenia o takim adresie MAC i przesyła dane do domyślnej bramki, czyli rutera.
W przypadku tzw. proxy­arp  (np.: połaczenie modemowe) ruter, który jest urządzeniem 
pośredniczącym dla stacji docelowej (np.: przy połączeniu modemowym stacji docelowej z 

ruterem), odbiera to zapytanie. Ruter stwierdza że poszukiwany adres IP pasuje do jednego z 
wpisów w jego tablicy rutingu. Odpowiada na zapytanie udając, że dany adres sieciowy  jest jego 

własnym adresem. Urządzenie nadające przyporządkowuje w swojej tablicy ARP adres sieciowy 
celu (np.: adres IP) do adresu MAC rutera i transmituje datagramy do rutera. Ruter przekazuje dalej 

pakiety dla systemu docelowego, które przychodzą na jego adres MAC.
Aktualną tablicę ARP najczęściej możemy podejrzeć za pomocą polecenia 

arp (Linux, Unix, 

Windows NT). Przykładową tablicę ARP podaję poniżej.
Address          HWtype  HWaddress           Flags Mask            
Iface
212.51.207.221   ether   00:60:83:7C:A2:38   C                     
eth1
212.51.219.1     ether   00:A0:24:56:13:C9   C                     
eth0
212.51.219.38    ether   00:A0:24:56:12:82   C                     
eth0
212.51.219.2     ether   00:A0:C9:83:48:6A   C                     
eth0
212.51.219.4     ether   08:00:20:1F:37:F7   C                     
eth0
Protokół ARP może być wykorzystywany w celu uniknięcia nadania dwóch takich samych adresów 

IP w jednej sieci lokalnej. W momencie inicjacji systemu komputer wysyła ramkę ARP z 
zapytaniem o adres IP, który aktualnie został mu przydzielony. Jeśli inny komputer w sieci zgłosi 

się, że posiada już taki adres, zablokowana zostaje transmisja IP i w sieci nie pojawia się drugi taki 
sam adres IP.

3.11 Urządzenia sieciowe działające w warstwie dostępu do 
sieci.

Ponieważ na polu sprzętu stosowanego do konstrukcji sieci komputerowych panuje ogromna 
różnorodność, ograniczę się do opisania ogólnego podziału tych urządzeń na przykładzie 

zastosowanych w naszej sieci LAN.

Karta sieciowa.

Czasem określana jest mianem 

NIC (Network Interface Card). Jest to urządzenie łączące komputer 

z siecią komputerową zawierające dwa interfejsy ­ jeden, do połączenia z siecią:

­      skrętka (skrótowo oznaczany: UTP)
­      kabel  koncentryczny(skrótowo oznaczany: BNC)
i drugi interfejs, do połączenia z komputerem:
­      ISA (EISA) 

­      PCI
­      PCIM/CIA

­      USB
Obecnie produkowane karty sieciowe mają wbudowany własny procesor, co umożliwia 

przetwarzanie niektórych danych bez angażowania głównego procesora oraz własną pamięć RAM, 
która pełni rolę bufora w przypadku, gdy karta nie jest w stanie przetworzyć napływających z dużą 

szybkością danych. Niektóre współcześnie produkowane karty posiadają także możliwość 
podłączenia programowalnej pamięci Remote Boot PROM, pozwalającej na załadowanie systemu 

operacyjnego z sieciowego serwera. Karta oznaczona przydomkiem Combo posiada oba interfejsy 
wyjściowe: UTP i BNC (nigdy nie mogą one działać równocześnie). Rozróżnia się również karty 10 

i 100Mb; te drugie są to z oczywistych względów karty UTP. 
 

Rys. 3.8 Karty sieciowe.

Pojęcia związane z działaniem kart sieciowych.
Bezpośredni dostęp do pamięci (DMA) ­ dane przesyłane są do pamięci za pomocą kontrolera 
DMA (zainstalowanego na płycie głównej komputera) i nie obciążają procesora.
Bus mastering, ulepszona forma DMA; karta przejmuje kontrolę nad szyną danych komputera i 
wpisuje dane bezpośrednio do pamięci (karta wykorzystuje w tym momencie własny kontroler 

DMA) nie obciążając przy tym procesora. Jest to obecnie najszybsze rozwiązanie.
Współdzielona pamięć karty ­ dane umieszczane są w pamięci karty, którą to pamięć procesor 
uznaje za część pamięci operacyjnej systemu.
Współdzielona pamięć komputera ­ dane umieszczane są w wydzielonej części pamięci 
operacyjnej komputera, którą także wykorzystuje procesor karty sieciowej.

Modem.

Jest to urządzenie służące do połączenia komputerów najczęściej poprzez sieć telefoniczną. 
Modemy dzielimy na zewnętrzne (podłączane do portu szeregowego RS­232) i wewnętrzne 

(podłączane do złącz komputera m.in.: ISA, PCI, PCMCIA). 

Transceiver 

Urządzenie nadawczo­odbiorcze – urządzenie to łączy port sieciowy AUI z wykorzystywanym 

przez nas typem okablowania. Transceiver znajduje się np.: wewnątrz karty sieciowej.
Realizuje następujące funkcje: 
­         przesyła i odbiera dane, 
­         wykrywa jednoczesne pojawienie się pakietów danych sygnalizując to jako kolizję, 

­         nie dopuszcza do przesyłania zbyt długich pakietów danych > 20 us (Jabber Function), 
­         wykrywa przerwę w linii światłowodowej, 

­         wykonuje test SQE (Signal Quality Error) "Heartbeat".

Rys. 3.9 Transceiver AUI­światłowód

Konwerter nośników

Urządzenie umożliwiające łączenie różnych mediów transmisyjnych ze sobą, przykładowo 
światłowód i skrętka.

Wzmacniak (repeater).

Wzmacniak jest to urządzenie aktywne do wzmacniania sygnałów w sieci. Nie wprowadza żadnych 
zmian w przesyłane sygnały, poza wzmocnieniu sygnału dochodzącego do jego wejścia – wraz z 

szumami tła. Działa na poziomie warstwy fizycznej, a co za tym idzie jego możliwości są 
niewielkie: nie izoluje segmentów, uszkodzeń ani pakietów, łączy ze sobą sieci o takiej samej 

architekturze, używające tych samych protokołów i technik transmisji. Może łączyć segmenty sieci 
o różnych mediach transmisyjnych.

Koncentrator (hub).

            Jest urządzeniem posiadającym wiele portów do przyłączania stacji roboczych przede 

wszystkim w topologii gwiazdy. Można je traktować jak wieloportowe wzmacniaki, z tym że 
nowoczesne koncentratory posiadają obwody regenerujące przesyłane ramki Ethernetowe.
Zaletą takiego rozwiązania jest, to że przerwanie komunikacji pomiędzy hubem a jedną ze stacji 
roboczych nie powoduje zatrzymania ruchu w całej sieci (każda stacja ma oddzielne połączenie z 

koncentratorem), należy jednak pamiętać, że awaria koncentratora unieruchomi komunikacje ze 
wszystkimi podłączonymi do niego urządzeniami. Huby wymagają zasilania i wzmacniają sygnały 

ze stacji roboczych, co pozwala na wydłużenie połączenia. 7

 

Rys. 3.10  3Com SuperStack II Hub 

Przykładowo hub przedstawiony na powyższym rysunku ponad zwykłe wzmacnianie sygnału na 

każdym łączu dodatkowo:
­      propaguje kolizje do wszystkich segmentów

­      regeneruje kształt sygnału (stosunki amplitud i czasy, symetrię, długość preambuły) przed 
retransmitowaniem go dalej,

­      sprawdza ramki w poszukiwaniu wadliwych, które po wystąpieniu w zbyt dużej ilości są 
blokowane i nie rozprzestrzeniają się po sieci,

­      zabezpiecza sieć przed zbyt długimi transmisjami generowanymi przez uszkodzone stacje,
­      zapobiega rozprzestrzenianiu się transmisji pochodzących od uszkodzonych segmentów,

­      synchronizuje sygnał,
­      wydłuża fragmenety.
Sygnały wysyłane koncentrator synchronizuje przy użyciu wewnętrznej podstawy czasu (zegar ­ 
generator). Zapobiega to przed kumulowaniem się zniekształcenia opóźnieniowego sygnału.
Po wykryciu kolizji wysyła 32 bity sygnału zajętości sieci (010101...), jeśli to konieczne wydłuża 
transmisję zapewnia wysłanie sygnału o minimalnej długości 96 bitów (slot­time), co gwarantuje 

propagację kolizji na całą sieć. W przypadku napotkania zbyt krótkich ramek (runt frame) tzw. 
fragmentów, wydłuża je do długości 96 bitów.
Po więcej niż 30 nieudanych transmisjach na dany port, działa mechanizm 

oddzielania segmentu i 

blokuje transmisje z danego portu. Jeśli próba transmisji na odcięty port się powiedzie (próby są 

ponawiane co pewien czas) port jest odblokowywany. Ten mechanizm zabezpiecza również przed 
zbyt długimi transmisjami.
Każda ramka wychodząca z koncentratora 10Base zawsze ma kompletną preambułę, która jest 

regenerowana wewnątrz urządzenia. Preambuła Fast i Gigabit Ethernecie została zachowana w 
celach zgodności standardów w dół, jednak ze względu na używanie bardziej złożonych 

mechanizmów kodowania nie jest potrzebna. 

Koncentratory 100Mbps

Należy pamiętać, że koncentratory 100Mbps nie wykonują odtwarzania preambuły i wydłużania 

fragmentów. Koncentratory 100Mbps istnieją w dwóch rodzajach: klasy I i klasy II, oznaczanych 
cyfrą rzymską umieszczoną w kółku. Tylko jeden koncentrator klasy I może się znajdować 

pomiędzy dwioma komputerami, jednak może on mieć porty w różnych standardach medium 
transmisyjnego (skrętka, światłowód). Koncentrator klasy II musi mieć porty tego samego 

standardu, ale mogą się znajdować dwa pomiędzy łączonymi komputerami.
Mechanizm oddzielania segmentu działa po więcej niż 60 nieudanych transmisjach na dany port.
Do łączenia koncentratora z komputerem najczęściej wykorzystywane są przewody 10Base­T, 
jednak koncentratory potrafią dokonywać konwersji sygnału pochodzącego z różnych mediów 

transmisyjnych (np. kabla koncentrycznego). Koncentrator posiada najcześciej port uplink 
umożliwiający podłączenie do niego drugiego koncentratora. Wewnątrz taki port zapewnia 

połączenie krzyżowe, co umożliwia nam wykorzystanie kabla o zgodnym połączeniu przewodów. 
Istnieją również huby umożliwiające podłączenie urzadzeń o różnych szybkościach transmisji 

10Mb/s i 100Mb/s. Jednak ich konstrukcja jest odmienna od standardowego koncentratora, w celu 
połączenia urządzeń pracujących z różnymi szybkościami posiadają wewnątrz układy zapewniające 
buforowanie przepływającej informacji. Dzięki mechanizmowi 

autonegocjacji urządzenie 

rozpoznaje szybkość transmisji w podłączonym do niego medium. 

Most (bridge).

Most jest urządzeniem najczęściej o 

dwóch portach mającym za zadanie łączenie ze sobą 

segmentów sieci. Ponieważ dzieli sieć lokalną na segmenty, umożliwia to zwiększenie rozpiętości 

tejże sieci. Działa w warstwie fizycznej i warstwie łącza danych modelu ISO/OSI. Most operuje 
tylko na adresach sprzętowych, decydując do którego segmentu sieci należy przesłać nadchodzący 

pakiet. Nie jest jednak w stanie zatrzymywać pakietów uszkodzonych ani zapobiegać zatorom w 
przypadku transmisji broadcastowej z  kilku stacji równocześnie. Mosty są urządzeniami prostymi 

w instalacji i nie wymagającymi konfigurowania. Należy pamiętać, że ponieważ most musi 
reagować na adresy MAC pakietów, to wprowadza opóźnienie w transmisji. W przypadku, gdy dana 

grupa komputerów (niewielka) korzysta z jednego serwera, nie należy danego serwera umieszczać 
za mostem.

Przełącznik (switch).

Czasem używa się zamiennie nazwy przełącznik i most. Podobnie jak huby, przełączniki stosowane 
są przede wszystkim w topologii gwiazdy, w sieciach opartych na skrętce. Zwykle 

posiadają 

kilkanaście portów, które mogą być wykorzystywane do podłączenia stacji roboczych, innych 
przełączników lub koncentratorów. Pracują w drugiej warstwie modelu ISO/OSI. Przełącznik 

podłączony do sieci nasłuchuje na swoich portach adresów MAC podłączonych tam komputerów. 
Tworzy sobie tablicę przyporządkowującą do danego adresu, numer portu, do którego podłączony 

jest dany komputer. Teraz, w przypadku pojawienia się transmisji do danego komputera, cały ruch 
kierowany jest do odpowiedniego portu i nie przedostaje się na pozostałe porty przełącznika. Dzięki 
temu, przełączniki dzielą sieć lokalną na 

domeny kolizji, jednak nie rozdzielają domeny 

rozgłoszeniowej (broadcastowej). Jeśli odbierze ramkę do stacji której nie ma jeszcze w swojej 

tablicy adresów MAC, rozsyła ją na wszystkie porty z wyjątkiem tego na którym ją odebrał, proces 
ten nazywamy 

floodowaniem.

Nadal jednak należy pamiętać – podobnie jak przy mostach ­ o opóźnieniu wprowadzanym przez 
przełącznik.
Standard tych urządzeń został opisany w normie IEEE 802.1D. Błędy sygnału wynikające z 
uszkodzenia segmentu lub stacji nie propagują się pomiędzy oddzielnymi domenami kolizji 

(portami). Sygnał nadawany na każdy z portów jest całkowicie zregenerowany.
 
 

Rys. 3.11  3Com OfficeConnect Switch 280

Inteligentne switche posiadają tryby przełączania: 

fast forward oraz store and forward. W 

pierwszym trybie odebrane ramki są wysyłane natychmiast po odczytaniu adresu docelowego na 

odpowiedni port, niezależnie od tego, czy w trakcie transmisji ramki pojawi się błąd lub kolizja, 
natomiast drugi tryb wczytuje ramkę do bufora i sprawdza eliminując błędne oraz te, które biorą 

udział w kolizji, a nastęonie dopiero transmituje na port docelowy. Drugi tryb powoduje jednak 
duże opóźnienia w transmisji. Switche potrafią  jednak dokonywać inteligentnego przełączania 

polegającego na tym, że standardowym trybem pracy jest fast forward, natomiast gdy liczba błędów 
zaczyna przekraczać kilkanaście na sekundę automatycznie przełączają się na tryb store and 

forward. Gdy liczba błędów spada poniżej tego poziomu przełącznik automatycznie wraca do 
poprzedniego trybu pracy. W przypadku łączenia mediów o różnych szybkościach transmisji, 

przełącznik zawsze pracuje w trybie store and forward, ponieważ musi zapamiętac całą ramkę, aby 
móc ją nadać z większą szybkością.
Ponadto przełączniki umożliwiają transmisje full­duplex pomiędzy dowolnymi swoimi portami (nie 
ma takiej możliwości dla koncentratorów). 
Standard IEEE 802.1D zaleca aby pomiędzy dwiema dowolnymi stacjami w sieci nie było więcej 
niż 

siedem przełączników. Aktualnie ze względu na wzrost szybkości pracy przełączników i 

większą odporność aplikacji protokołów warstw wyższych możemy zwiększyć tą liczbę, jednak 
pewność co do poprawnego działania sieci mamy tylko jeśli stosujemy się do zaleceń normy.