Физический уровень сети. Текущий контроль

1. Текущий контроль по Лекции 4. Физический уровень сети

Текущий контроль по Лекции 4.
80 , 20
Физический уровень сети
1. Заполнить таблицу:
Категория
Тип кабеля
Полоса
частот
CAT 3
UTP
16 МГц
Использовался раньше в локальных сетях Ethernet
10BASE-T и 100BASE-T4
CAT 5
две витые пары UTP
100 МГц
Широко используется в локальных сетях
FastEthernet и GigabitEthernet (100BASE-TX и 1000BASE-T)
CAT 5e
две витые пары
UTP, улучшенные
характеристики
CAT 6
две витые пары UTP
CAT 6а
две витые пары
UTP, улучшенные
характеристики (Alien
CrossTalk)
F/ UTP, U/FTP…
CAT 7
четыре витые пары
S/FTP,
U/FTP
CAT 7а
четыре витые пары
S/FTP
CAT 8
четыре витые пары
S/FTP
2. Стандарт Т568А и Т568В?
Применение
1

2. Лекция 5.

Канальный уровень. Teхнология Ethernet
2

3. Физический уровень сети Уровень передачи данных

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
Комитет 802 по стандартизации локальных сетей (1980г.):
Цель: разработка рекомендаций для принятия семейства стандартов
802.х (по реальной работе в сети, отражают специфику формирования локальных сетей, построенных по различным технологиям).
Стандарты 802.х
Физический уровень сети
Уровень передачи данных
Специфика локальной сети и стандарты:
* общий канал для передачи сообщений,
* в L2 выделены два подуровня: LLC (надежность передачи, сервисы) и
MAC (корректное совместное использование канала, алгоритм доступа).
Стандарты, разработанные подкомитетом 802.3 представляют
технологию Ethernet (на основе Xerox DEC (1975)).
3

4.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
Подкомитет 802.3: метод коллективного доступа для проводных LAN
– СSMA/CD (положен в основу ISO|IEC 8802-3)
1. Станция хочет передать кадр;
2. Станция слушает линию (есть ли несущая);
3. Станция передает кадр, если несущей в линии нет;
4. Кадр принимают все станции сегмента;
5. Все станции в сегменте прочитывают часть кадра;
6. Станция, чей адрес записан в кадре, копирует кадр в буфер, остальные станции
кадр отбрасывают;
7. После передачи все станции выдерживают технологическую паузу (Inter Packet
Gap; 9,6 мкс);
8. В случае коллизии, первая обнаружившая коллизию станция посылает
последовательность Jam (32 бита).
9. При обнаружении коллизии все станции переходят в режим ожидания, на время,
выбираемое случайно: T=L*512τo, τo – длительность единичного битового
интервала ( 10 Мбит/с – 0,1 мкс; 100 Мбит/с – 0,01 мкс ); L – случайная
величина (от 0 до Nпопытки).
10. По окончании задержки станция пытается передать снова.
11. Максимальное число попыток – 16, после этого кадр отбрасывается.
4

5.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
LLC - управление лог. каналом
Представление
канального и
физического
уровней в виде
набора
подуровней:
(драйвер)
Канальный
уровень
MAC - управление доступом
к среде
MII
Аппаратное обеспечение
Сетевой интерфейс
Согласование
PCS Подуровень физического
кодирования
PMA
Физический
Подуровень физического
присоединения
PMD
Подуровень зависимости от
физической среды
AutoNEG
Определение скорости
передачи
MDI
5

6.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
Амплитуда
―
Выбор
амплитуды
сигнала
U
определяется
особенностями
физического канала. Так, например, для двухпроводных линий витой
пары для допустимого уровня переходных помех в линии связи
(скорости передачи, амплитуда, переходное затухание):
B>2400 бод
Требования
– 3,0 В (87 дБ – Next)
– 0,3 В (69,5 дБ - Next) Next=20·lg(U11/U33)
к сигналу ―
- последовательность импульсов должна обеспечивать синхронизацию;
- энергетический спектр не должен содержать пост. составляющую;
(межсимвольные помехи, питание);
- уменьшение ВЧ части спектра (диапазон);
- возможность алгоритмизации безошибочной передачи.
Для удовлетворения этих требований в проводных линиях связи стали применять
линейное кодирование.
6

7.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
NRZ,
NRZI ―
кодирование информации разнополярными сигналами
S(t)
S(t)
1
1 1
0
1 0
0
t
1 0
1
t
S(t)
Manchester
| DiffManchester code ―
кодирование информации
расширением спектра (передача 2х символов )
S(t)
0
t
1
t
7

8.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
MLT-3
― MultiLevel Transmission 3
трехпозиционное кодирование .
Принцип формирования из бинарной последовательности:
1 – переход из одного состояния в другое;
0 – неизменное состояние.
Преимущество: в случае передачи набора, для формирования
периода/цикла необходимо 4 перехода (4 бита) - частота несущей
уменьшается в 4 раза .
S(t)
Применяется не только как
прямое изменение вида сигнала,
но также как замена
бинарной последовательности.
Относится к коду xByT (4B3T)
1 1 1
T
1
1
t
Передача по 5 бит в трехпозиционном коде вместо 4-х бит.
8

9.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
MLT-3 ― Декодировка на приёме:
T
3 бита
B
4 бита
T
3 бита
B
4 бита
T
3 бита
B
4 бита
+U 0 +U
0000
−U +U +U
0110
+U 0 −U
1011
0 –U 0
0000
−U −U +U
0110
+U +U +U
1100
0 − +U
0001
−U 0 +U
0111
−U +U −U
1100
+U –U 0
0010
+U 0 0
1000
0 +U 0
1101
0 0 +U
0011
0 −U −U
1000
−U 0 −U
1101
−U −U 0
0011
+U −U +U
1001
0 +U –U
1110
−U +U 0
0100
−U −U −U
1001
+U +U 0
1111
0 +U +U
0101
+U +U −U
1010
0 0 −U
1111
−U 0 0
0101
+U −U –U
1010
000
X
9

10.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
MLT-3
― MultiLevel Transmission 3
Частота несущей:
10

11.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
4B/5B
― предварительное кодирование
Код передачи для дополнительной помехоустойчивости и
синхронизации предварительно кодируется – каждый 4
бита заменяются 5ю.
Расширение комбинаций кода позволяет использовать
более равномерное изменение битов в последовательности
(не более 3 нулей подряд), а также добавляются служебные
комбинации.
11

12.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
4B/5B
― предварительное кодирование
4B
5B
4B
5B
4B
5B
0000
11110
1001
10011
Ожидание
11111
0001
01001
1010
10110
Начало потока
11000
0010
10100
1011
///
Начало потока
10001
0011
10101
1100
///
Конец потока
01101
0100
01010
1101
///
Конец потока
00111
0101
01011
1110
///
Ошибка передачи
00100
0110
01110
1111
///
Недопустимые
комбинации
///
0111
01111
1000
10010
12

13.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
Кадр (пакет)
1. кадр/пакет – транспортное средство для высш. уровней
2. Наполнение кадра определяется высокими уровнями, а его
формат определяется протоколом Ethernet
3. Кадр состоит из нескольких полей. Поля включают
адресные поля, изменяющееся поле размера (46…1500 байт
данных) и поле проверки ошибок (для проверки
целостности пришедшего фрейма)
4. Первые два поля – 48 разрядов – адреса назначения и
отправки
(sourse
&
destination
address).
Это
физические/аппаратные адреса рабочих станций.
13

14.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
Кадр – Ethernet II:
DIX ethernet - DEC, Intel и Xerox
14

15.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
Кадр – Ethernet II:
802.3/802.2 with LLC header
15

16.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
Кадр – Ethernet II:
802.3/802.2 with LLC header
16

17.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
Кадр – Ethernet II:
802.3/802.2 with SNAP
17

18.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
IP адрес:
32-разрядный адрес, который задается при формировании
сети.
18

19.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
IP адрес:
19

20.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
IP адрес:
IHL - Internet Header Length
20

21.

Лекция 5:
Канальный уровень. Технология Ethernet
ICMP (internet control message protocol) – протокол передачи
управляющих сообщений:
Сообщения
ICMP
работоспособность сети,
возникших проблемах.
позволяют
проверить
выявить и предупредить о
Сообщение ICMP инкапсулируется в IP-дейтаграмму,
которая формируется на сетевом уровне.
IP-дейтаграмма:
Заголовок IP
Сообщение ICMP
20 байт
ICMP сообщение:
разряды: 0
заголовок
сообщение
...
7 8
Тип
сообщения
...
код
15 16
...
31
Контрольная сумма
Информационно-управляющее сообщение
21