Материал: 840

20

Рис. 5.6 — Ethernet. Кадры минимальной длины

Так как размер пакета минимальной длины вместе с преамбулой составляет 64+8 = 72 байта или 576 битов, то на его передачу затрачивается 57.6 мкс. Прибавив межкадровый интервал в 9.6 мкс, получаем, что период следования минимальных пакетов равен 67.2 мкс. Это соответствует максимально возможной про-

Кадры максимальной длины технологии Ethernet имеют поле длины 1 500 байт, что вместе со служебной информацией дает 1 518 байт, а с преамбулой составляет 1 526 байт или 12 208 бит. Максимально возможная пропускная способность сегмента Ethernet для кадров максимальной длины составляет:

Очевидно, что при работе с большими кадрами нагрузка на мосты, коммутаторы и маршрутизаторы довольно ощутимо снижается.

Теперь рассчитаем, какой максимальной полезной пропускной способностью в бит в секунду обладают сегменты Ethernet при использовании кадров разного размера. Под полезной пропускной способностью протокола понимается скорость передачи пользовательских данных, которые переносятся полем данных кадра. Эта пропускная способность всегда меньше номинальной битовой скорости протокола Ethernet за счет нескольких факторов:

служебной информации кадра;

межкадровых интервалов;

ожидания доступа к среде.

Для кадров минимальной длины полезная пропускная спо-

собность равна:

СПmin =14880 * 46 *8 = 5.48 Мбит/с. (5.3)

Это намного меньше 10 Мбит/с, но следует учесть, что кадры минимальной длины используются в основном для передачи

21

квитанций, так что к передаче собственно данных файлов эта скорость отношения не имеет. Для кадров максимальной длины

что весьма близко к номинальной скорости протокола. К сожалению, это возможно только в том случае, когда двум взаимодействующим узлам в сети Ethernet другие узлы не мешают, что бывает крайне редко.

При использовании кадров среднего размера с полем дан-

что тоже достаточно близко к предельной пропускной способности.

Отношение текущей пропускной способности сети к ее максимальной пропускной способности называется коэффициентом использования сети (network utilization). При отсутствии коллизий и ожидания доступа коэффициент использования сети зависит от размера поля данных кадра и имеет максимальное значение 0,976 при передаче кадров максимальной длины. При значениях этого коэффициента свыше 0.5 полезная пропускная способность сети резко падает: из-за роста интенсивности коллизий, а также увеличения времени ожидания.

Форматы кадров технологии Ethernet

Стандарт на технологию Ethernet, описанный в документе 802.3, дает описание единственного формата кадра МАС-уровня, но на практике в сетях Ethernet на канальном уровне используются заголовки 4-х типов. Ниже приводится описание всех четырех модификаций заголовков кадров Ethernet (причем под заголовком кадра понимается весь набор полей, которые относятся к канальному уровню):

Кадр 802.3/LLC (или кадр Novell 802.2).

Кадр Raw 802.3 (или кадр Novell 802.3).

Кадр Ethernet DIX (или кадр Ethernet II).

Кадр Ethernet SNAP.

Стандарт 802.3 определяет восемь полей заголовка

(см. рис. 5.7):

23

Поле заполнения состоит из такого количества байтов заполнителей, которое обеспечивает определенную минимальную длину поля данных (46 байт). Это обеспечивает корректную работу механизма обнаружения коллизий. Если длина поля данных достаточна, то поле заполнения в кадре не появляется.

Поле контрольной суммы — 4 байта, содержащие значе-

ние, которое вычисляется по циклическому методу с полиномом CRC-32. После получения кадра рабочая станция выполняет собственное вычисление контрольной суммы для этого кадра, сравнивает полученное значение со значением поля контрольной суммы и, таким образом, определяет, не искажен ли полученный

кадр. При вычислении CRC используется образующий полином: g(x) = x32 + x26 + x23 + x22 + x16 + x12 + x11 + x10 + x8 + x7 + x5 + x4 + + x2 + x + 1.

Кадр 802.3 является кадром MAС-подуровня, в соответствии со стандартом 802.2 в его поле данных вкладывается кадр подуровня LLC с удаленными флагами начала и конца кадра. Формат кадра LLC был описан выше. Так как кадр LLC имеет заголовок длиной 3 байта, то максимальный размер поля данных уменьшается до 1497 байт.

Кадр Raw 802.3 (то есть грубый вариант 802.3) или кадр Novell 802.3 это кадр MAC-подуровня стандарта 802.3, но без вложенного кадра подуровня LLC. Компания Novell долгое время не использовала служебные поля кадра LLC в своей операционной системе NetWare из-за отсутствия необходимости идентифицировать тип информации, вложенной в поле данных — там всегда находился пакет протокола IPX, долгое время бывшего единственным протоколом сетевого уровня в ОС NetWare. Теперь, когда необходимость идентификации протокола верхнего уровня появилась, компания Novell стала использовать возможность инкапсуляции в кадр MAC-подуровня кадра LLC, то есть использовать стандартные кадры 802.3/LLC.

Кадр стандарта Ethernet DIX, называемый также кадром Ethernet II, похож на кадр Raw 802.3 тем, что он также не использует заголовки подуровня LLC, но отличается тем, что на месте поля длины в нем определено поле типа протокола (поле Type). Это поле предназначено для тех же целей, что и поля DSAP и SSAP кадра LLC — для указания типа протокола верхнего уров-

24

ня, вложившего свой пакет в поле данных этого кадра. Для кодирования типа протокола используются значения, превышающие значение максимальной длины поля данных, равное 1500, поэтому кадры Ethernet II и 802.3 легко различимы.

Еще одним популярным форматом кадра является кадр

Ethernet SNAP (SNAP — SubNetwork Access Protocol, протокол доступа к подсетям). Кадр Ethernet SNAP определен в стандарте 802.2H и представляет собой расширение кадра 802.3 путем введения дополнительного поля идентификатора организации, которое может использоваться для ограничения доступа к сети компьютеров других организаций.

В табл. 5.2 приведены данные о том, какие типы кадров Ethernet обычно поддерживают реализации популярных протоколов сетевого уровня.

Таблица 5.2

Спецификации физической среды Ethernet

Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают следующие среды передачи данных:

10Base-5 — коаксиальный кабель диаметром 0.5 дюйма, называемый толстым коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента — 500 м (без повторителей).

10Base-2 — коаксиальный кабель диаметром 0.25 дюйма, называемый тонким коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента — 185 метров (без повторителей).

10Base-T — кабель на основе неэкранированной витой пары. Образует звездообразную топологию с концентратором. Расстояние между концентратором и конечным узлом — не более

100 м.