ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ETHERNET

В настоящее время технология Ethernet является основной для всех локальных сетей (LAN) в мире. Технология Ethernet была разработана вместе со множеством различных проектов корпорации Xerox PARC. Общепринято считать, что Ethernet был изобретён 22 мая 1973 года, когда Роберт Меткалф составил докладную записку для главы PARC о потенциале технологии. Стандарты протоколов Ethernet определяют многие аспекты сетевого обмена данными, включая формат и размер кадра, интервал отправки и кодирование. При пересылке сообщений между узлами в сети Ethernet, узлы форматируют их в соответствии со стандартами макета кадра.

С момента создания Ethernet в 1973 г. стандарты усовершенствовались, следуя за появлением более быстрых и гибких версий технологии. Возможность постоянного усовершенствования технологии Ethernet с течением времени — одна из основных причин ее популярности. Скорость ранних версий Ethernet была сравнительно низкой, всего 10 Мбит/сек, а новейшие версии сети Ethernet работают со скоростью 10 гигабит в секунду и более [2].

Поскольку технология Ethernet состоит из стандартов на более низких уровнях, принцип ее работы лучше всего описать на примере модели OSI. Модель OSI отделяет функциональные возможности адресации канального уровня, формирования кадров и доступа к среде передачи данных от стандартов физического уровня такой среды. Стандарты Ethernet регламентируют протоколы уровня 2 (канальный уровень) и технологии уровня 1 (физический уровень). Несмотря на то, что технические требования Ethernet поддерживают различные среды передачи данных, полосы пропускания и другие варианты уровней 1 и 2, основной формат кадра и схема адреса будут одинаковыми для всех разновидностей Ethernet [2].

Как было сказано раньше, Ethernet функционирует на канальном и физическом уровнях. Это семейство сетевых технологий, которые регламентируются стандартами IEEE 802.2 и 802.3. Физический уровень получает от канального пакеты данных и преобразовывает их в оптические или электрические сигналы, которые соответствуют 0 и 1 бинарного потока. Затем через среду передачи производится посылка этих сигналов на приемный узел.

Канальным уровнем обеспечиваются создание, передача и прием кадров данных. Этим уровнем обслуживаются запросы от вышестоящего (сетевого) уровня, а для приема-передачи пакетов используется сервис физического уровня. Для протоколов уровня 2, как и в случае со всеми стандартами группы IEEE 802, технология Ethernet опирается на работу двух отдельных подуровней канального уровня: управления логической связью (LLC) и MAC [1].

Подуровень LLC технологии Ethernet обеспечивает связь между верхними и нижними уровнями. Как правило, это происходит между сетевым программным обеспечением и аппаратным обеспечением устройства. Подуровень LLC использует данные сетевых протоколов, которые обычно представлены в виде IPv4-пакета, и добавляет управляющую информацию для доставки пакета к узлу назначения. LLC используется для связи с верхними уровнями приложений и передачи пакета на нижние уровни.

LLC реализован в программном обеспечении и его применение не зависит от оборудования. LLC для компьютера можно рассматривать на примере программного обеспечения драйвера сетевой платы. Драйвер сетевой платы — это программа, которая непосредственно взаимодействует с аппаратными средствами компьютера на сетевой плате для передачи данных между подуровнем MAC и физической средой.

Подуровень MAC представляет собой более низкий подуровень канального уровня. MAC реализуется обычно в сетевой плате компьютера, т.е. аппаратно. Этот подуровень выполняет две основные задачи: инкапсуляция данных и управление доступом к среде. Процесс инкапсуляции данных включает в себя сборку кадра перед его отправкой и разборку кадра после его получения. При формировании кадра на уровне MAC к единице данных протокола (PDU) сетевого уровня добавляются заголовок и концевик. Инкапсуляция данных обеспечивает три основных функции:

1) Разделение кадра — процесс формирования кадров предоставляет важные разделители, которые используются для определения группы бит, составляющих кадр. Эти разграничивающие биты обеспечивают синхронизацию между передающими и получающими узлами.

2) Адресация — процесс инкапсуляции содержит единицу данных протокола (PDU) уровня 3 и также обеспечивает адресацию канального уровня.

3) Обнаружение ошибок — каждый кадр содержит концевик, позволяющий выявлять ошибки передачи.

Использование кадров облегчает отправку бит в среду передачи данных, а также позволяет группировать биты на принимающем узле.

Вторая функция подуровня MAC — управление доступом к среде передачи данных. Эта функция отвечает за размещение кадров в среде и удаление из нее кадров. Данный подуровень напрямую взаимодействует с физическим уровнем.

Основной топологией архитектуры Ethernet является логическая шина с множественным доступом. В топологии логической шины среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Технология Ethernet — это способ организации сети на основе конкурентного доступа, при котором любое устройство может постоянно пытаться передавать данные в общей среде при наличии у него таких данных для отправки.

В полудуплексных локальных сетях Ethernet для обнаружения и устранения коллизий используется метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection). В современных локальных сетях Ethernet используются полнодуплексные коммутаторы, которые позволяют одновременно нескольким устройствам отправлять и получать данные без коллизий.

Список литературы:

1. Технология Ethernet (802.3) [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: https://studfiles.net/preview/1665421/page:33/ (дата обращения: 22.07.18)
2. Технология Ethernet. Обзор технологии. Разновидности Ethernet. Стандарты Ethernet. [Электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: https://www.insotel.ru/press/articles/stroim_set_ethernet_lvs/tehnologiya_ethernet_obzor_tehnologii_raznovidnosti_ethernet_standarty_ethernet/ (дата обращения: 20.07.18)