1.Podstawy sieci komputerowych.

Początki Ethernetu pochodzą sprzed 1970 roku, kiedy to na uniwersytecie na Hawajach powstała sieć radiowa o nazwie ALOHANET. Sieć ta oparta była na falach radiowych i służyła do komunikacji pomiędzy wyspami.

W oparciu o ten pomysł w 1970 roku Robert Metcalfe i David Boggs z Xerox Palo Alto Research Center opracowali sieciową technologię Ethernet posługującą się kablem koncentrycznym. W 1976 r. opublikowana przez nich została praca „Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computers Networks” w Communications of the Association for Computing Machinery (CAM).

Formalna specyfikacja Ethernetu została opracowana przez konsorcjum trzech firm: Xerox, Intel i Digital Equipment (DEC) i opublikowana w 1980 roku. Ethernet został zaadaptowany przez Institute of Electrical and Electronics Engineers, który w roku 1985 ustanowił standard IEEE 802.3. Od tego roku całość wyposażenia Ethernetowego jest tworzona według standardu IEEE 802.3, jednak nadal określa się ją mianem Ethernet.

Szkic sieci Ethernet dr Roberta M. Metcalfe'a, późniejszego założyciela 3Com

Corporation (1976r.)

Organizacje stanowiące standardy.

ANSI.

Amerykański Narodowy Instytut Normalizacji (ang. ANSI - The American National Standards Instytute) jest prywatną organizacją niekomercyjną. Jej misją jest ułatwianie rozwoju, koordynacji oraz publikowanie nieobligatoryjnych standardów. Organizacja ta nie wdraża aktywnie ani nie narzuca nikomu swoich standardów. Uczestniczy natomiast w pracach organizacji ustanawiających standardy globalne, takich jak IOS, IEC itp., w związku z tym niezgodność z jej standardami powoduje niezgodność ze standardami globalnymi.

IEEE.

Instytut Elektryków i Elektroników (ang. IEEE - The Institute of Electrical and Electronic) jest odpowiedzialny za definiowanie i publikowanie standardów telekomunikacyjnych oraz przesyłania danych. Jego największym osiągnięciem jest zdefiniowanie standardów LAN oraz MAN. Standardy te tworzą wielki i skomplikowany zbiór norm technicznych, ogólnie określany jako "Project 802" lub jako seria standardów 802. Celem IEEE jest tworzenie norm, które byłyby akceptowane przez instytut ANSI. Akceptacja taka zwiększyłaby ich forum dzięki uczestnictwa ANSI w globalnych organizacjach określających standardy.

ISO.

Międzynarodowa Agencja Normalizacyjna (ang. ISO - International Organization for Standardization) została utworzona w 1946 roku w Szwajcarii, w Genewie. ISO jest niezależnym podmiotem wynajętym przez Organizację Narodów Zjednoczonych do określania standardów międzynarodowych. Zakres jej działania obejmuje praktycznie wszystkie dziedziny wiedzy ludzkiej, poza elektryką i elektroniką. Aktualnie ISO składa się z ponad 90 różnych organizacji standardo-dawczych z siedzibami na całym świecie. Najważniejszym standardem opracowanym przez ISO jest Model Referencyjny Połączonych Systemów Otwartych, czyli model OSI.

IEC.

Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (ang. IEC - International Electrotechnical Commission), z siedzibą również w Genewie, została założona w 1909 roku. Komisja IEC ustanawia międzynarodowe standardy dotyczące wszelkich zagadnień elektrycznych i elektronicznych. Aktualnie w jej skład wchodzą komitety z 40 państw. W Stanach Zjednoczonych Instytut ANSI reprezentuje zarówno IEC, jak i ISO. IEC oraz ISO dostrzegły, że technologie informatyczne stanowią potencjalny obszar zazębiania się ich kompetencji w celu określenia standardów dla technologii informatycznych utworzyły, więc Połączony Komitet Techniczny (ang. JTC - Join Technical Committee).

IAB.

Komisja Architektury Internetu (ang. IAB - Internet Architecture Board) zarządza techniczną stroną rozwoju sieci Internet. Składa się z dwóch komisji roboczych: Grupy Roboczej ds. Technicznych Internetu oraz z Grupy Roboczej ds. Naukowych Internetu. Grupy te są odpowiedzialne za ustanawianie standardów technicznych dla Internetu, jak również nowych standardów, takich ja protokół Internetu IP.

Najbardziej ogólny podział sieci komputerowych odbywa się na podstawie rozmiaru sieci:

• LAN (Local Area Network) - sieć lokalna, najczęściej obejmuje jedno przedsiębiorstwo i łączy użytkowników zgromadzonych na niewielkim obszarze (kilka budynków), wykonana w jednej technologii (np.: Ethernet)

• MAN (Metropolitan Area Network) - sieć miejska, łączy oddzielne sieci LAN na przestrzeni jednego miasta. Przykładowo sieć Lodman.

• WAN (Wide Area Network) - sieć rozległa łącząca ze sobą sieci MAN na terenie jednego kraju. Przykładowo sieć Pol34.

• Internet - tzw. "sieć sieci", łączy ze sobą wszystkie rodzaje sieci.

Model referencyjny OSI.

Organizacja ISO opracowała Model Referencyjny Połączonych Systemów Otwartych (model OSI) w celu ułatwienia realizacji otwartych połączeń systemów komputerowych. Połączenia otwarte to takie, które mogą być obsługiwane w środowiskach wielosystemowych. Model OSI jest globalnym standardem określania warstw funkcjonalnych wymaganych do obsługi tego typu połączeń. Model referencyjny OSI dzieli procesy zachodzące podczas sesji komunikacyjnej na siedem warstw funkcjonalnych, które zorganizowane są według naturalnej sekwencji zdarzeń zachodzących podczas sesji komunikacyjnej. Warstwy od 1 do 3 umożliwiają dostęp do sieci, a warstwy od 4 do 7 obsługują logistycznie komunikację końcową.

Nazwa warstwy modelu OSI	Numer warstwy
Aplikacji	7
Prezentacji	6
Sesji	5
Transportu	4
Sieci	3
Łącza danych	2
Fizyczna	1

Warstwa fizyczna. Warstwa najniższa nazywana jest warstwą fizyczną. Jest ona odpowiedzialna za przesyłanie strumieni bitów. Odbiera ramki danych z warstwy 2, czyli warstwy łącza danych, i przesyła szeregowo, bit po bicie, całą ich strukturę oraz zawartość. Jest ona również odpowiedzialna za odbiór kolejnych bitów przychodzących strumieni danych. Strumienie te są następnie przesyłane do warstwy łącza danych w celu ich ponownego ukształtowania.

Warstwa łącza danych. Druga warstwa modelu OSI nazywana jest warstwą łącza danych. Jak każda z warstw, pełni ona dwie zasadnicze funkcje: odbierania i nadawania. Jest ona odpowiedzialna za końcową zgodność przesyłania danych. W zakresie zadań związanych z przesyłaniem, warstwa łącza danych jest odpowiedzialna za upakowanie instrukcji, danych itp. W tzw. ramki. Ramka jest strukturą rodzimą - czyli właściwą dla - warstwy łącza danych, która zawiera ilość informacji wystarczającą do pomyślnego przesyłania danych przez sieć lokalną do ich miejsca docelowego. Pomyślna transmisja danych zachodzi wtedy, gdy dane osiągają miejsce docelowe w postaci niezmienionej w stosunku do postaci, w której zostały wysłane. Ramka musi więc zawierać mechanizm umożliwiający weryfikowanie integralności jej zawartości podczas transmisji. W wielu sytuacjach wysyłane ramki mogą nie osiągnąć miejsca docelowego lub ulec uszkodzeniu podczas transmisji. Warstwa łącza danych jest odpowiedzialna za rozpoznawanie i naprawę każdego takiego błędu. Warstwa łącza danych jest również odpowiedzialna za ponowne składanie otrzymanych z warstwy fizycznej strumieni binarnych i umieszczanie ich w ramkach. Ze względu na fakt przesyłania zarówno struktury, jak i zawartości ramki, warstwa łącza danych nie tworzy ramek od nowa. Buforuje ona przychodzące bity dopóki nie uzbiera w ten sposób całej ramki

Warstwa sieci. Warstwa sieci jest odpowiedzialna za określenie trasy transmisji między komputerem-nadawcą, a komputerem-odbiorcą. Warstwa ta nie ma żadnych wbudowanych mechanizmów korekcji błędów i w związku z tym musi polegaćna wiarygodnej transmisji końcowej warstwy łącza danych. Warstwa sieci używana jest do komunikowania się z komputerami znajdującymi się poza lokalnym segmentem sieci LAN. Umożliwia im to własna architektura trasowania, niezależna od adresowania fizycznego warstwy 2. Korzystanie z warstwy sieci nie jest obowiązkowe. Wymagane jest jedynie wtedy, gdy komputery komunikujące się znajdują się w różnych segmentach sieci przedzielonych routerem.

Warstwa transportu. Warstwa ta pełni funkcję podobną do funkcji warstwy łącza w tym sensie, że jest odpowiedzialna za końcową integralność transmisji. Jednak w odróżnieniu od warstwy łącza danych - warstwa transportu umożliwia tę usługę również poza lokalnymi segmentami sieci LAN. Potrafi bowiem wykrywać pakiety, które zostały przez routery odrzucone i automatycznie generować żądanie ich ponownej transmisji. Warstwa transportu identyfikuje oryginalną sekwencję pakietów i ustawia je w oryginalnej kolejności przed wysłaniem ich zawartości do warstwy sesji.

Warstwa sesji. Piątą warstwą modelu OSI jest warstwa sesji. Jest ona rzadko używana; wiele protokołów funkcje tej warstwy dołącza do swoich warstw transportowych. Zadaniem warstwy sesji modelu OSI jest zarządzanie przebiegiem komunikacji podczas połączenia miedzy dwoma komputerami. Przepływ tej komunikacji nazywany jest sesją. Warstwa ta określa, czy komunikacja może zachodzić w jednym, czy obu kierunkach. Gwarantuje również zakończenie wykonywania bieżącego żądania przed przyjęciem kolejnego.

Warstwa prezentacji. Warstwa prezentacji jest odpowiedzialna za zarządzanie sposobem kodowania wszelkich danych. Nie każdy komputer korzysta z tych samych schematów kodowania danych, więc warstwa prezentacji odpowiedzialna jest za translację między niezgodnymi schematami kodowania danych. Warstwa ta może być również wykorzystywana do niwelowania różnic między formatami zmiennopozycyjnymi, jak również do szyfrowania i rozszyfrowywania wiadomości.

Warstwa aplikacji. Najwyższą warstwą modelu OSI jest warstwa aplikacji. Pełni ona rolę interfejsu pomiędzy aplikacjami użytkownika a usługami sieci. Warstwę tę można uważać za inicjującą sesje komunikacyjne.

Sposób zapisu specyfikacji Ethernet

Prędkość transmisji

[Mb/s]

Metoda transmisji

Base = Baseband

Typ medium

(długość kabla)

10 Base 2

Przykład:

10Base2: szybkość sygnału 100Mbps, transmisja w paśmie podstawowym, maksymalna długość kabla w metrach zaokrąglona do 100, a następnie podzielona przez 100 (w tym przypadku przy kablu koncentrycznym jest to 185 metrów zaokrąglone do 200 i podzielone przez 100).

Specyfikacja dla Ethernet

10Base5 - kabel koncentryczny, 500 metrów długość pojedynczego segmentu

10Base2 - kabel koncentryczny, 200 metrów długość pojedynczego segmentu

10BaseT - skrętka dwużyłowa, 100 metrów długość pojedynczego segmentu

10BaseFL - kable światłowodowy o średnicy 62,5/125 mikrona, maksymalna długość 2 km.

10BaseFOIRL - kable światłowodowy do przesyłania danych między dwoma wzmacniakami, na odległość do 5km.

Specyfikacja dla Fast Ethernetu

100BaseTX - nieekranowana skrętki dwużyłowej - UTP (Kategoria 5) i dla ekranowanej skrętki dwużyłowej - STP Typu 1

100BaseFX - kabel światłowodowy

100BaseT4 - kabel UTP kategorii 3,4 i 5

Specyfikacja dla Gigabit Ethernetu

1000BaseSX - lasery krótkofalowe o długości fali 850 nanometrów, maksymalnie długość segmentu przy kablu o średnicy 50 mikrona, 550 metrów.

1000BaseLX - lasery długofalowe o długości 1300 nanometrów, maksymalna odległość przesyłania informacji do 3 kilometrów

1000BaseCX - wysokiej jakości skrętka ekranowana ,maksymalna odległość dla takiej transmisji wynosi 25 metrów

1000BaseT - cztery pary przewodu UTP

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

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.

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.

CSMA/CD (and. Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) polegającą na dostępie wielostacyjnym i detekcji kolizji. Użytkownik sieci nadaje tylko wtedy, kiedy nikt więcej nie nadaje. Jeżeli wykryta zostanie kolizja (czyli zacznie nadawać dwóch lub więcej użytkowników) to transmisja jest wznawiana po losowym odstępie czasu.

Praca pochodzi z serwisu www.e-sciagi.pl

1

---