IEEE 802.3

Această intrare sau secțiune pe tema de protocoale de rețea nu menționează sursele necesare sau cele prezente sunt insuficiente. Comentariu : Fără sursă Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citări din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

În domeniul telecomunicațiilor și tehnologiei informației, standardul IEEE 802.3 identifică o serie de specificații tehnice care la rândul lor definesc o tehnologie standard pentru rețelele locale (LAN) derivată în 1985 din tehnologia Ethernet anterioară. Este probabil cel mai popular dintr-o familie mare de protocoale, IEEE 802 . Acest standard definește caracteristicile protocolului CSMA / CD .

Descriere

În stiva de protocol de rețea a modelului de referință ISO / OSI , 802.3 ocupă stratul fizic și partea inferioară a stratului de legătură de date . De fapt, IEEE a considerat oportun să împartă acest nivel în două părți: LLC , Controlul legăturilor logice și MAC, Controlul accesului media . Substratul LLC este comun tuturor standardelor familiei IEEE 802 , în timp ce substratul MAC este mai strâns legat de stratul fizic, iar diferitele sale implementări au sarcina de a oferi o interfață comună stratului LLC. Printre aceste implementări ar trebui să menționăm în special 802.4 , token bus și 802.5 , token ring .

Topologii de rețea

802.3 oferă o mare flexibilitate în alegerea topologiei LAN. Inițial, se folosea doar topologia autobuzului , moștenită de la Ethernet . În această topologie, legătura logică și fizică coincid și toate stațiile partajează mediul de transmisie.

Utilizarea dispozitivelor de rețea, cum ar fi hub-urile, permite obținerea unei legături fizice de topologie stea în timp ce se utilizează o topologie de magistrală logică. ^[1] Huburile pot fi conectate în cascadă, permițând crearea unei rețele complexe de topologie fizică a arborelui, în ciuda faptului că este încă o topologie logică a magistralei. Pachetele sunt încă transmise pe întreaga rețea și acest lucru duce în principal la două limitări: nu pot exista mai mult de două hub-uri în aceeași rețea pentru a evita depășirea temporizărilor furnizate de CSMA / CD și nu este posibil să se facă conexiuni redundante ca un inel în care pachetele ar continua să fie retransmise saturând rețeaua și făcând-o inutilizabilă.

Prin introducerea unor dispozitive suplimentare, cum ar fi poduri și comutatoare echipate cu protocolul Spanning Tree , este posibil să se creeze topologii de rețea cu conexiuni redundante, deoarece protocolul Spanning Tree se ocupă de a pune aceste conexiuni în afara serviciului și de a le pune din nou în funcțiune în cazul în care de eșec al conexiunilor active, pentru a restabili conectivitatea.

Nivelul fizic

Conectori RJ 45

La nivelul fizic al modelului ISO / OSI, 802.3 asigură exclusiv transmisiile prin cablu în banda de bază , la viteze de 10, 100 și 1000 Mbit / s, pe cabluri coaxiale, perechi răsucite (ecranate și nu) și fibre optice. Aceste și alte caracteristici sunt rezumate în acronimele utilizate pentru diferitele implementări ale stratului fizic, toate de tip NBaseA , fiind N viteza de transmisie, Baza indică faptul că implementarea funcționează în banda de bază, iar A este o abreviere legată de tipul de cablul folosit și alte caracteristici principale. Dintre implementările care nu mai sunt instalate sau chiar niciodată implementate, ar trebui să menționăm 10Base5 ( Ethernet gros ), 10Base2 ( Ethernet subțire ), 10Base-T , 100Base-T2 și 100Base-T4 .

În prezent, sunt instalate 1000 Mbit / s și variante superioare, cum ar fi 1000Base-T , cu siguranță printre cele mai populare în acest moment. Unele dintre aceste implementări sunt ilustrate pe scurt mai jos.

100Base-TX ( Fast Ethernet )

Folosiți două perechi UTP cel puțin categoria 5 sau două perechi răsucite ecranate (STP, Shielded Twisted Pair ). În plus față de a profita de cea mai înaltă calitate a cablului, această implementare beneficiază de codificarea semnalului 4B / 5B , care este mai complexă decât codificarea Manchester, dar cu performanțe mai mari. În prezent ( 2004 ), este cea mai populară implementare de 100 Mbps vreodată.

100Base-FX

La fel ca 100Base-TX, dar pe fibră optică multimode în prima fereastră.

1000Base-X

Familie de implementări bazate pe transmisie de 1 Gbps ( Gigabit Ethernet ). În funcție de mediul fizic, se disting următoarele:

1000Base-SX

Fibra optică multimodală în prima fereastră, distanțe de până la 275m sau 550m în funcție de tipul de fibră Standardizat ca 802.3z

1000Base-LX

Fibra optică monomod în cea de-a doua fereastră, distanțe de până la 5 km (conform standardului) sau 10 km (conform multor producători).

1000Base-T

Ethernet Gigabit peste cabluri de cupru (categoria 5 UTP ). Standardizat ca IEEE 802.3ab. Sunt utilizate toate cele 4 perechi de conductori ai unui cablu UTP.

Distanța maximă este întotdeauna de 100m.

1000Base-TX

Ethernet Gigabit peste cabluri de cupru (categoria 6 UTP ). Acest lucru este, de asemenea, standardizat ca IEEE 802.3ab. Doar 2 perechi de conductoare sunt utilizate pentru a economisi costurile echipamentelor active.

Distanța maximă este întotdeauna de 100m.

1000Base-LLX sau 1000Base-LH sau 1000BASE-ZX

Fibra optică monomod, cu transmisie în a treia fereastră, distanțe de până la 70 km. Nu este standardizat, dar este oferit de mulți producători.

10GBase-X

Familie de implementări bazate pe transmisie de 10Gbps numai de tip optic. În funcție de mediul fizic, se disting următoarele:

10GBASE-S

Fibra multimod, distanțe de până la 65m

10GBASE-LX4

Transmisie pe 4 frecvențe.

Pe fibră multimod, distanțe de până la 300 m sau pe fibră monomod în a doua fereastră, distanțe de până la 10 km

10GBASE-L

Pe fibra monomod în a doua fereastră distanțe de până la 10 km

10GBASE-E

Pe fibra monomod în a treia fereastră, distanțe de până la 40 km

Structura cadrului

Așa-numitul cadru Ethernet formează unitatea de bază a informațiilor pentru substratul MAC al IEEE 802.3. Structura unui cadru este rezumată în tabelul de mai jos, care arată numele fiecărui câmp și lungimea acestuia (lungimea minimă a unui cadru este de 64 de octeți):

Câmpurile au următoarea semnificație:

PRE (Preambul)

Preambulul cadrului. Este pur și simplu o secvență de semnale 1 și 0 care permite receptorului să sincronizeze comunicarea, adică să trezească adaptorul, avertizându-l de sosirea cadrului.

SFD (Start Frame Delimiter)

Acest câmp este format dintr-un octet, a cărui secvență de biți este 10101011 (în hexazecimal AB). SFD declară că cadrul real va începe de la următorul octet, începând de la adresa de destinație a cadrului (DA).

DA (Adresa de destinație)

Adresa de destinație. Acestea sunt șase octeți, adesea reprezentați sub forma aa: bb: cc: dd: ee: ff . Primul bit are o semnificație specială: dacă este 0, destinația este o singură unitate, altfel este un grup. Al doilea bit are și o semnificație specială: dacă este 0, adresa are o valoare globală, altfel are doar o valoare locală.

SA (Adresa sursă)

Sursa adresei. Are aceeași structură ca DA, dar reprezintă întotdeauna o singură unitate, deci primul bit este întotdeauna 0.

L / T (lungime / tip)

Lungimea sau tipul cadrului. Pot exista mai multe tipuri de cadre. Tipul normal este utilizat pentru a transfera date, dar în anumite cazuri este necesar să se transmită informații străine datelor reale, pentru a raporta o anumită situație creată în rețeaua locală. În acest caz câmpul L / T își asumă o valoare de la 1536 în sus; valori diferite mai mari sau egale cu 1536 duc la un alt tip de cadru. Dacă, pe de altă parte, valoarea este mai mică decât acest prag (cel mult 1500), aceasta indică exact numărul de octeți de date furnizate de stratul superior ( clientul MAC ) care va fi transmis în acest cadru.

Date (sarcină utilă)

Datele reale care, în cazul unui cadru normal, vor fi transmise cu acest cadru. Datele reale pot ajunge la maximum 1500 de octeți, dar dacă sunt mai mici de 46 de octeți, trebuie adăugați octeți de umplere suplimentari pentru a ajunge la cel puțin 46 de octeți. Acest lucru garantează în orice caz o lungime totală a cadrului de cel puțin 64 de octeți, ceea ce este esențial pentru a evita ca transmisia cadrelor care sunt prea scurte pe cele mai lungi segmente permise să provoace eșecul detectării coliziunilor în cele mai grave cazuri.

PAD

Acesta este un câmp de umplere utilizat pentru a asigura lungimea minimă de 64 de octeți. Acesta variază de la 0 la 46 de octeți, deoarece 18 octeți sunt întotdeauna prezenți în cadru.

FCS (Secvență de verificare a cadrelor)

Secvență de verificare a cadrelor . Expeditorul calculează o valoare de verificare pentru întreaga parte anterioară a cadrului conform unui algoritm CRC (Cyclic Redundancy Check) și introduce rezultatul în acest câmp. Receptorul va face același lucru de îndată ce va fi primit întregul cadru și va putea astfel să compare valoarea acestui câmp cu cea calculată de el. Acest lucru mărește foarte mult șansele de a întâmpina erori de transmisie în cadre, ceea ce face ca cadrul greșit să fie aruncat.

Stratul de legătură de date

Caracteristicile legăturii de date 802.3 layer 2 ( MAC ) sunt bine rezumate în acronimul CSMA / CD :

Carrier Sense

Fiecare stație din rețeaua locală ascultă continuu mediul de transmisie;

Acces multiplu

Mediul de transmisie este partajat de toate stațiile, fiecare dintre acestea accesându-l dintr-un punct diferit;

Detectarea coliziunii

Stațiile sunt capabile să detecteze prezența coliziunilor datorate transmisiei simultane și să reacționeze în consecință.

Standarde de comunicare

Codificarea semnalului

• Codificarea Manchester

Notă

Elemente conexe

• IEEE 802.3ba
• Agregarea legăturilor

Portal telematic : accesați intrări Wikipedia care vorbesc despre rețele, telecomunicații și protocoale de rețea