Temat 12: Protokoły warstwy łącza danych

1. Temat 12: Protokoły warstwy łącza danych

2. 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. 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)

3. 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

4. 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.

5. 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

6. 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.

9. 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.