Ethernet – это локальная сеть, относящаяся к семейству технологий пакетной передачи данных между устройствами для компьютерных и промышленных сетей.

Стандарт Ethernet определяет проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Вот о том, что представляет собой шина Ethernet, мы и поговорим в этой статье.

 

 

Ethernet, прототип Internet

 

Понятие Ethernet означает семейство шин, в которых адресация, формат сообщений и управление доступом идентичны (IEEE 802). Ethernet и протокол Internet (IP) были разработаны для обмена данными между компьютерами или периферийными устрой­ствами, которые локально разделены и у которых во время работы могут возникать реконфигурации сети из-за добавления но­вых пользователей или сбоя пользователей. Шины Ethernet отличаются следующими важ­ными особенностями:

• Скорость передачи данных от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с;
• Передача данных возможна по коаксиаль­ному кабелю, витой паре, по радио или оптоволоконной линии;
• Технология стандартизирована и очень ши­роко используется;
• Возможность простой вставки и удаления узлов;
• Время отклика в случае с приложениями реального времени не гарантируется.

 

Ethernet используется в серийно выпускае­мых автомобилях; например, в BMW 7-й се­рии, где он используется для ввода данных автомобиля в конце изготовления.

 

Система передачи Ethernet

 

Варианты шины Ethernet отличаются скоро­стью передачи, физической конструкцией канала и шифрованием. В качестве каналов используются коаксиальные кабели, витые пары, оптоволоконные линии, радиоканалы и даже провода питания. Соответственно, различается шифрование.

Изначально в качестве передающей среды использовались коаксиальные кабели в шин­ной топологии. Здесь трансиверы узлов под­ключались к кабелю либо напрямую, либо через тройники. Сегодня широко использу­ются двухпроводные кабели — витые пары. Благодаря технологии Fast Ethernet скорость передачи была повышена с 10 Мбит/с до 100 Мбит/с, а для Gigabit Ethernet — с 1 Гбит/с до 10 Гбит/с.

 

Топология Ethernet

 

Размер сети ограничивается из-за того факта, что время распространения сигнала между двумя узлами влияет на процесс ар­битража. Это можно обойти путем деления на сегменты, соединяемые специальными компонентами — концентраторами и комму­таторами. Концентратор работает как усили­тель, восстанавливающий идеальную форму сигнала, если она была повреждена помехой или рассеянием в среде передачи. Комму­татор проверяет правильность всех пакетов в плане контрольной суммы и направляет пакеты, без возникновения конфликтных ситуаций, на другой вывод, если по этому маршруту они могут дойти до получателя. Для этого коммутатор должен быть способен временно хранить сообщения. Помимо за­трат на аппаратную часть, недостатком при использовании таких элементов является задержка потока данных. Для решения этой проблемы можно подключить узлы с разной скоростью передачи данных.

Сегодня сети обычно проектируются так, чтобы каждый узел соединялся с выходом коммутатора, т.е. чтобы не было прямой связи между узлами. Сами коммутаторы со­единяются через коммутатор более высокого уровня таким образом, чтобы получилась древообразная структура.

 

Протокол Ethernet

 

Доступ к шине Ethernet

 

Для передачи узел проверяет, есть ли сиг­налы на шине. Когда он определит, что линия свободна, он начинает передачу. Из-за того, что на распространение сигнала между двумя узлами уходит определенное время, может возникнуть ситуация, когда два узла, посчи­тав линию свободной, практически одно­временно начинают передачу. Переданные таким образом фреймы разрушаются. Узлы обнаруживают это, прерывают передачу и ждут определенное время (оно у каждого узла свое), прежде чем предпримут очеред­ную попытку передачи. Разрушение фреймов уменьшает эффективную скорость передачи до приемлемой, при условии, что шина ис­пользуется не слишком интенсивно.

Этот процесс арбитража ограничивает длину сообщений и время распространения сигнала, т.е. дальность. Приоритетов у со­общений нет. Поэтому максимальная дли­тельность передачи не может быть гаранти­рована.

Каждый узел из всех сообщений принимает для дальнейшей обработки те, в которых в качестве адреса получателя указан их соб­ственный.

 

Фрейм данных Ethernet

 

На рис. «Формат фрейма протокола Ethernet»  показана немного упрощенная структура фрейма данных. Началом является периодическая битовая последовательность (101010-1011), генерирующая сигнал для синхронизации получателя. В сообщениях со­держатся адреса отправителя и получателя.

Каждая сетевая карта имеет свой уникальный адрес. Узлы-получатели сравнивают адрес получателя со своим собственным и при их совпадении принимают фрейм. При широ­ковещании может иметь место обращение сразу к нескольким или всем получателям.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ: