Přeskočit na hlavní obsah

Otázka č. 14 - Ethernet - historie

Vznik, klasický Ethernet, DIX, IEEE rámce Ethernetu, přístupová metoda, kódování, časování, vztah k ISO/OSI

  1. Co je to Ethernet?
  2. Vývoj Ethernetu - použij pojmy jako DIX, IEEE… můžeš například i popsat vývoj technologií spojených s Ethernetem… například rychlosti přenosu atd… :)
  3. Ethernetový rámec - stručně popiš, co v něm tak najdeme? Jak souvisí s ISO/OSI?
  4. Jaká přístupová metoda je použita pro Ethernet? - K čemu to je a jak to funguje?
  5. Kódování Manchester - velice jednoduše vysvětli
  • Název souhrnu technologií pro počítačové sítě (LAN, MAN), které používají kabely s kroucenou dvoulinkou, optické kabely (dříve i koaxiální kabely)

Vznik​

  • Vyvinut v roce 1972 - 1975
  • První verze Ethernetu používaly pro šíření signálu koaxiální kabel, ke kterému mohlo být připojeno až několik desítek počítačů.
  • Experimentální verze sítě ethernetu pracovala s přenosovou rychlostí přibližně 3 Mbit/s​

Ethernet I (DIX)​

  • první komerční verze byla v roce 1980, kdy byla přenosová rychlost zvýšena na 10 Mbit/s
  • Vyvinut firmami DEC, Intel a Xerox
  • standardizován v roce 1982 sdružením ECMA (European Computer Manufacturers Association)

Ethernet II (DIX-Ethernet)​

  • Po vytvoření standartu IEEE 802.3 byl DIX upraven, aby dosáhl lepší kompatibility se standardem IEEE, čímž vznikl Ethernet II
  • Již se nerozvýjí a spadá pod IEEE 802.3

Historie Ethernetu

Klasický Ethernet​

  • typ počítačové sítě, který využívá kabelovou infrastrukturu pro přenos dat mezi zařízeními. Tento typ sítě využívá metodu přístupu k médiu CSMA/CD
  • Pracuje s rychlostmi 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps nebo vyššími. Kabelová infrastruktura může být různá, ale často se používá kroucená dvojlinka (Twisted Pair) pro kratší vzdálenosti a optický kabel pro delší propojení.
  • Několik variant, jako je například 10BASE-T (10 Mbps Ethernet přes kroucenou dvojlinku), 100BASE-TX (100 Mbps Ethernet přes kroucenou dvojlinku), a 1000BASE-SX (1 Gbps Ethernet přes optický kabel), mezi mnoha dalšími.

IEEE rámce Ethernetu​

  • Je protokolová datová jednotka linkové vrstvy v síti Ethernet
  • Na fyzické vrstvě mu předchází preambule a oddělovač začátku (SFD), které s ethernetovým rámcem tvoří paket

IEEE rámec

Preambule​

  • Umožňují zařízením na síti snadno rozpoznat začátek přicházejícího rámce.

Hlavička​

  • Obsahuje zdrojovou a cílovou adresu, pole Délka/Typ a volitelně IEEE 802.1Q tag
  • Pole Délka/Typ může být použito dvěma způsoby
    • odnoty 1500 a menší znamenají, že se jedná o délku pole v oktetech
    • Hodnoty 1536 a větší znamenají, že se jedná o EtherType – identifikuje jaký protokol je zapouzdřený v datovém poli rámce
  • Nepovinný IEEE 802.1Q tag indikuje příslušnost k VLAN a prioritu podle IEEE 802.1p

Datové pole​

  • Přenos dat vyšším vrstvám.
  • Minimální délka je 46 oktetů (je-li přítomný 802.1tag, stačí 42 oktetů)

Kontrolní posloupnost rámce​

  • slouží k detekci chyb v rámci

Mezera mezi packety​

  • Je časový interval mezi pakety, po který nesmí žádná stanice vysílat
  • Po odeslání paketu se vysílač musí odmlčet minimálně na dobou potřebnou pro přenos 96 bitů (12 oktetů) před přenosem dalšího paketu

Přístupová metoda​

  • Reguluje přístup jednotlivých uzlů ke sdílenému přenosovému médiu
  • Metoda CSMA, monitoruje jednotlivé stanice, zda právě neprobíhá nějaké vysílání – aby se nerušili navzájem
  • Na společném přenosovém médiu může vysílat vždy jen jedna stanice
  • Sekají-li se na médiu signály z více stanic, vznikne kolize a signál je znehodnocen
  • Monitorováním provozu lze dosáhnout vyšší efektivity sítě
  • Dojde-li ke kolizi, musí být zajištěno, že ji zaznamenají všechny uzly v doméně

CSMA​

  • Stanice připravená posílat data si „poslechne“ zda je přenosové médium (kabel) nepoužívá jiná stanice
  • Pokud je přenosové médium zabrané, stanice zkouší přístup později, až do doby, dokud není médium volné
  • V okamžiku uvolnění média začne stanice vysílat data

CD​

  • Stanice během vysílání sleduje, zda je na médiu signál odpovídající vysílaným úrovním (tedy aby se např. v okamžiku kdy se vysílá signál 0 nevyskytl signál 1)
  • Případ, kdy dojde k interakci signálů se nazývá kolize
  • V případě detekce kolize, stanice generuje signál JAM a obě (všechny) stanice, které v daném okamžiku vysílaly generují náhodnou hodnotu času, po níž se pokusí vysílán zopakovat

Kódování​

  • Kódování Manchester je způsob zakódování dat, který se využívá pro přenos dat počítačovou sítí na fyzické vrstvě ISO/OSI modelu, např. v Ethernetu nebo Token Ringu
  • V případě synchronního přenosu dat mezi odesílatelem a příjemcem je nutný synchronizační signál
  • Manchesterský kód spojuje původní datový signál se synchronizačním signálem, a tedy umožňuje synchronní komunikaci
  • Využívá se hrana – změna signálu, pokud signál přechází z vysoké úrovně na nízkou úroveň, pak vyjadřuje hrana hodnotu bitu 1. V opačném případě (nízká -> vysoká), hodnota bude 0
  • Zakódoval bity, když přecházel z vysoké na nízkou a nízké na vysokou

Kódóvání

Časování​

CSMA/CD​

  • Pokud dojde k detekci kolize, časování hraje roli při následné retransmisi dat po náhodném časovém intervalu.​

Slot Time​

  • Je specifický časový interval, během kterého mohou zařízení v síti detekovat kolize.​

Frame Time​

  • Určuje maximální dobu, po kterou může trvat odeslání jednoho rámce v síti. Ovlivňuje to, jak rychle může zařízení odeslat své data.

Interframe Space​

  • Je doba, kterou musí zařízení počkat po odeslání jednoho rámce předtím, než začnou odesílat další.

Time Division Duplex​

  • Přiděluje specifické časové intervaly pro přenos dat a příjem dat, což umožňuje efektivní využití bezdrátového média.​

Vztah k ISO/OSI​

  • pracuje na fyzické a linkové vrstvě ISO/OSI modelu