Transcript Temat: Podstawowe pojęcia dotyczące lokalnej sieci komputerowej

Temat 12: Protokoły warstwy
łącza danych
12.1 Standard Ethernet
Podstawowym standardem wykorzystywanym w budowie sieci lokalnych jest Ethernet.
Standard ten opisany został w dokumencie IEEE 802.3. Ethernet odnosi się do wielu
technologii sieci lokalnych LAN, z których należy wyróżnić trzy kategorie:
- Ethernet 10 Mb/s (Standard Ethernet)
- Ethernet 100 Mb/s (Fast Ethernet)
- Ethernet 1 Gb/s (Gigabit Ethernet)
Dane przesyłane w sieci Ethernet są podzielone na fragmenty, nazywane ramkami.
7
1
6
6
2
46-155
4
Preambuła
SFD
MAC
MAC
Typ ramki
Dane
CRC
odbiorcy
nadawcy
Preambuła – 7 bajtów złożonych z naprzemiennych jedynek i zer pozwalających na
szybką synchronizację odbiorników
SFD (Start Frame Delimiter) – znacznik początkowy ramki (1 bajt)
Adres MAC odbiorcy (6 bajtów)
Adres MAC nadawcy (6 bajtów)
Typ ramki/długość (2 bajty) – jeżeli jego wartość jest mniejsza niż 1500, to oznacza
długość ramki, jeśli większa – typ pakietu
Przesyłane dane (46-155 bajtów) – jeżeli dane są mniejsze od 46 bajtów, to są
uzupełniane zerami
Suma kontrolna FCS (Frame Check Sequence) – pozwala na wykrycie błędów
transmisji (4 bajty)
W sieci Ethernet każda stacja widzi wszystkie przepływające ramki danych i
sprawdza, czy przepływająca ramka nie jest adresowana do niej. Sprawdzanie
ramki polega na porównaniu adresu MAC karty sieciowej i adresu zapisanego
w polu „adres MAC odbiorcy”. Jeżeli adresy są identyczne, to ramka jest
odbierana, w innym przypadku ramka jest odrzucana.
W sieciach Ethernet mogą być stosowane różne rodzaje nośników,
charakteryzujących się różnymi prędkościami przesyłania danych. Ogólny
schemat oznaczania prędkości przesyłania danych oraz rodzaju medium
stosowanego w sieciach Ethernet składa się z następujących części:
- prędkość przesyłana danych wyrażona w Mb/s
- rodzaj transmisji:
- Base – transmisja w paśmie podstawowym (baseband)
- Broad – transmisja przy wykorzystaniu częstotliwości nośnej (broadband)
- rodzaj zastosowanego medium:
- 2 – cienki kabel koncentryczny (Thin Ethernet)
- 5 – gruby kabel koncentryczny (Thick Ethernet)
- T – skrętka (Twisted Pair)
- F – światłowód (Fiber Optic)
- dodatkowe oznaczenie
Najczęściej stosowane nośniki danych dla sieci Ethernet:
- 10Base2 – cienki kabel koncentryczny o prędkości przesyłania sygnału
10Mb/s, transmisja pasmem podstawowym, 2 to maksymalna długość kabla w
metrach, zaokrąglona do setek, a następnie podzielona przez 100
- 10Base5 – gruby kabel koncentryczny o maksymalnej długości 500 metrów
- 10BaseT – długość kabla ograniczona do 100 metrów, litera T symbolizuje
skrętkę jako nośnik fizyczny
Najczęściej stosowane nośniki danych dla sieci Fast Ethernet:
- 100BaseTX – nieekranowana skrętka (UTP) Kategorii 5
- 100BaseFX – światłowód obsługujący transmisję danych z szybkością 100
Mb/s na odległość 400 metrów
Najczęściej stosowane nośniki danych dla sieci Gigabit Ethernet:
- 1000Base-T – skrętka kategorii 5 lub wyższej za pomocą czterech par
przewodów
- 1000Base-SX – 1 Gb/s na światłowodzie wielomodowym (do 550 metrów)
- 1000Base-LX – 1 Gb/s na światłowodzie jednomodowym (do 10 km)
Najpopularniejszym medium transmisyjnym stosowanym w budowie sieci
komputerowych jest skrętka. Kabel ten składa się z czterech par przewodów,
skręconych ze sobą i oznakowanych za pomocą kolorów izolacji. Każdy tego
typu kabel jest zakończony wtyczką typu RJ-45(8P8C). Kolejność przewodów
we wtyku jest określona za pomocą standardów TIA/EIA 568A i TIA/EIA 568B.
PIN
Kolor według standardu
TIA/EIA 568A
TIA/EIA 568B
1
biało - zielony
biało - pomarańczowy
2
zielony
pomarańczowy
3
biało - pomarańczowy
biało - zielony
4
niebieski
niebieski
5
biało - niebieski
biało - niebieski
6
pomarańczowy
zielony
7
biało - brązowy
biało - brązowy
8
brązowy
brązowy
Do łączenia stosowane są dwa rodzaje kabli:
- prosty – wtyki na obu końcach są wykonane według standardu. Kabel prosty jest
stosowany do łączenia komputera z przełącznikiem lub koncentratorem oraz routera z
przełącznikiem lub koncentratorem
- skrosowany – wtyk na jednym końcu jest wykonany według standardu 568A, a na
drugim końcu według standardu 568B. Kabel skrosowany jest stosowany do łączenia
komputera z komputerem, przełącznika lub koncentratora z przełącznikiem lub
koncentratorem, komputera z routerem
Większość nowoczesnych urządzeń sieciowych wyposażona jest w funkcję Auto
MDI/MDIX. Funkcja ta polega na automatycznym rozpoznaniu przez urządzenie, czy
podłączony kabel sieciowy jest prosty czy skrosowany. Dzięki niej do portu takiego
urządzenia można podłączyć zarówno kabel prosty jak i skrosowany. W starszych
urządzeniach stosowane były specjalne porty typu uplink lub ręczne przełączniki
normal/uplink, umożliwiające wewnętrzne „skrosowanie” portu.
12.2. Domeny kolizyjne i rozgłoszeniowe
Urządzenia sieciowe pierwszej warstwy modelu OSI(koncentrator, wzmacniak)
retransmitują sygnał do wszystkich portów, z wyjątkiem tego, za którego pomocą
otrzymały sygnał. Wszystkie komputery przyłączone do tych urządzeń odbierają sygnał i
rywalizują o dostęp do nośnika. Na skutek jednoczesnej transmisji danych
realizowanych przez dwa lub więcej urządzeń za pomocą współdzielonego medium
transmisyjnego może dojść do kolizji. Kolizje występujące w sieciach z dostępem do
nośnika na zasadzie rywalizacji są zjawiskiem niekorzystnym, lecz nie możemy ich
uniknąć. Obszar sieci, w którym może dojść do kolizji danych nadawanych przez różne
stacje, nazywamy domeną kolizyjną. W domenie kolizyjnej maksymalna liczba urządzeń
wynosi 1024, lecz im jest ich więcej, tym prawdopodobieństwo wystąpienia kolizji jest
większe. Ryzyko wystąpienia kolizji możemy ograniczyć przez odpowiednie
zaprojektowanie sieci oraz stosowanie urządzeń ograniczających wielkość domen
kolizyjnych, takich jak mosty, przełączniki lub routery.
Efektywne projektowanie sieci prowadzi do organizacji struktury sieci w taki sposób, aby
domeny kolizyjne były jak najmniejsze. Urządzenia, takie jak: przełącznik, most lub
router, pozwalają na zmniejszenie obszaru domeny kolizyjnej. Transmisje realizowane
między urządzeniami w obrębie domeny kolizyjnej nie są przesyłane przez mosty,
przełączniki i routery do innych domen.
W sieci przesyłane mogą być również komunikaty rozgłoszeniowe. Obszar sieci, w
którym następuje emisja komunikatu rozgłoszeniowego wysyłanego przez jedną stację
do wszystkich innych, nazywamy domeną rozgłoszeniową. Urządzenia warstwy
pierwszej (koncentrator i wzmacniak) oraz drugiej (przełącznik i most) przekazują ruch
rozgłoszeniowy. Urządzenia te rozszerzają domenę rozgłoszeniową, natomiast
urządzenia warstwy trzeciej (router) ograniczają jej rozmiar. Rozmiar domeny
rozgłoszeniowej można również ograniczyć przez zdefiniowanie sieci wirtualnych
VLAN. Komunikacja między sieciami wirtualnymi musi się odbywać za pośrednictwem
routera.