Технология Ethernet

Ethernet (IEEE 802.3)
Метод доступа CSMA/CD
Метод доступа к среде в технологии Ethernet является вариантом метода CSMA/CD, а именно метод CSMA/CD с двоичной экспоненциальной отсрочкой (Binary Exponential Backoff). В данном пункте мы рассмотрим эту конкретную реализацию.
Если станция готова к передаче данных, она действует по следующему алгоритму.

Станция ожидает освобождение канала.

После освобождения канала перед непосредственно передачей станция выдерживает паузу, называемую межкадровым интервалом (Inter Packet Gap, IPG). Его длительность равна времени передачи 96 бит. Для скорости 10 Мбит/с она составляет 9, 6 мкс, а для скорости 100 Мбит/с - 0, 96 мкс. Эта пауза нужна для предотвращения монопольного захвата сети одной станцией. Во время передачи станция продолжает контролировать состояние канала. Если передаваемый и наблюдаемый сигнал отличаются, то считается, что обнаружена коллизия.

Если конфликт выявляется во время передачи преамбулы, то оставшаяся часть преамбулы всё равно передаётся, чтобы усилить сигнал коллизии. Когда конфликт возникает во время пересылки остальной части кадра, станция пересылает последовательность из 32 бит, называемую jam-последовательностью.

После прекращения передачи пакета станция ожидает случайное время, затем переходит к шагу 1.

Двоичная экспоненциальная отсрочка.
После возникновения коллизии время разбивается на дискретные промежутки, длительность каждого устанавливается равной 512 bt1. Назовём этот промежуток интервалом отсрочки.
После первой коллизии станции ожидают 0 или 1 интервал отсрочки. После второй период ожидания длится 0, 1, 2 или 3 интервала отсрочки. Короче говоря, выбирается количество интервалов отсрочки из интервала [0, 2n.. 1], где n - номер попытки. После десятой попытки верхняя граница интервала фиксируется. После шестнадцатой попытки передатчик должен прекратить передачу и отбросить этот кадр.

Форматы кадров ETHERNET
В процессе развития Ethernet и стандарта IEEE 802.3 было предложено 4 формата кадров. В 1980 году консорциум трёх фирм DEC, Intel, Xerox представил на рассмотрение комитета 802.3 свою версию стандарта Ethernet (тип кадра Ethernet DIX), но комитет принял стандарт, отличающийся деталями (в том числе и форматом кадра) от предложения DIX (тип кадра 802.3/LLC). Novell, являющаяся в то время лидером сетевой индустрии в области персональных компьютеров, предложила свой формат кадра (Raw 802.3 или сырой кадр NetWare). Четвёртый вариант был предложен комитетом 802.2 для ликвидации недостатков формата кадра 802.3/LLC и приведение всех форматов кадров к общему знаменателю (тип кадра Ethernet SNAP).
Каждый кадр начинается с преамбулы (Preamble) Длиной 7 байт, заполненной шаблоном 010101010 (для синхронизации источника и получателя). После преамбулы идёт байт начального ограничителя кадра (Start of Frame Delimiter, SFD), содержащий последовательность 0b10101011 и указывающий на начало собственно кадра.
Далее идут поля адресов получателя (Destination Address, DA) и источника (Source Address, SA). В Ethernet используют 48-битные адреса MAC-уровня IEEE.
Следующее поле имеет разный смысл и разную длину в зависимости от типа кадра.
Далее идёт поле данных (Data). Если длина поля данных недостаточна для получения минимальной длины кадра, то вводится дополнительное поле заполнения (Padding), призванное обеспечить минимальную длину кадра.
В конце кадра идёт 32-битное поле контрольной суммы (Frame Check Sequence, FCS). Контрольная сумма вычисляется по алгоритму CRC-32.
Размер кадра Ethernet от 64 до 1518 байт (без учёта преамбулы, но с учётом поля контрольной суммы) (рис. 2).

Рис. 2. Формат кадра Ethernet

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий) — технология(802.3) множественного доступа к общей передающей среде в локальной компьютерной сети с контролем коллизий. CSMA/CD относится к децентрализованным случайным (точнее, квазислучайным) методам. Он используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).

Так же называют сетевой протокол, в котором используется схема CSMA/CD. Протокол CSMA/CD работает на канальном уровне в модели OSI.

Характеристики и области применения этих популярных на практике сетей связаны именно с особенностями используемого метода доступа. CSMA/CD является модификацией «чистого» Carrier Sense Multiple Access (CSMA).