Одним из важных этапов коммутации с промежуточным хранением в сети Ethernet является проверка ошибок. В этой части кадра используется CRC-сумма, которая позволяет определить наличие или отсутствие ошибок в переданной информации.
В следующих разделах статьи мы рассмотрим, как работает процесс вычисления CRC-суммы, какие ошибки могут возникнуть и как они локализуются. Также мы узнаем о преимуществах и недостатках данного метода и о том, какие меры можно принять для повышения надежности передачи данных в Ethernet сетях.
Краткое описание технологии Ethernet
Технология Ethernet – это стандарт, который позволяет передавать данные в компьютерных сетях. Он является одним из самых распространенных и широко используется по всему миру. Ethernet был разработан в конце 1970-х годов и до сих пор остается ключевым протоколом для локальных сетей.
Основной принцип работы Ethernet заключается в разделении передаваемых данных на кадры, каждый из которых содержит информацию о адресе отправителя и получателя, а также полезные данные. Кадры передаются по физическому соединению – кабелю или беспроводным интерфейсом – от одного устройства к другому.
Структура кадра Ethernet
Кадр Ethernet состоит из нескольких частей:
- Преамбула – начальная часть кадра, служит для синхронизации передачи данных между устройствами.
- Место для преамбулы – запасенное место для преамбулы, используется для улучшения согласованности времени передачи.
- MAC-адрес получателя – адрес устройства, которому предназначены данные.
- MAC-адрес отправителя – адрес устройства, от которого идут данные.
- Длина/тип данных – указывает на количество байт, содержащихся в полезной нагрузке кадра или тип данных.
- Полезная нагрузка – информация, которую нужно передать от одного устройства к другому.
- Контрольная сумма – используется для проверки целостности данных при коммутации с промежуточным хранением.
Коммутация с промежуточным хранением и проверка ошибок
При коммутации с промежуточным хранением каждый коммутатор Ethernet, через который проходит кадр, проверяет контрольную сумму, чтобы убедиться, что данные были переданы без ошибок. Если обнаруживаются ошибки, кадр может быть отправлен обратно отправителю для повторной передачи.
Таким образом, часть кадра Ethernet, отвечающая за проверку ошибок при коммутации с промежуточным хранением, является контрольной суммой. Она позволяет сохранять целостность данных и обеспечивает надежность передачи информации в сети Ethernet.
Тема 10. Коммутация. Как работает коммутатор.
История создания и развития сетевой технологии Ethernet
Сетевая технология Ethernet является одной из самых популярных и широко используемых технологий для передачи данных в компьютерных сетях. Она была создана в начале 1970-х годов и с тех пор претерпела множество изменений и улучшений, став стандартом в сетевой индустрии.
Разработка Ethernet началась в Xerox PARC (Парк научных исследований Xerox) в конце 1960-х годов. В этой лаборатории была создана первая компьютерная сеть под названием Xerox Alto. В ходе работы над этим проектом ученые осознали необходимость разработки нового протокола, который позволил бы компьютерам обмениваться информацией.
Развитие Ethernet
Первая версия Ethernet была представлена в 1973 году и называлась Ethernet Version 1.0. Она использовала коаксиальный кабель и метод доступа CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — Метод несущей с множественным доступом и обнаружением коллизий). Вскоре после этого, в 1980 году, была представлена версия Ethernet Version 2.0, которая стала промышленным стандартом.
В 1983 году была основана компания Ethernet Corporation, которая занималась разработкой и продвижением Ethernet. Это стало важным вехой в развитии технологии, так как Ethernet стала более доступной для широкого круга пользователей.
Стандарты Ethernet
Со временем Ethernet стала все более популярной, и появились различные стандарты для передачи данных по этой технологии. Наиболее известные стандарты Ethernet — это 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T, которые определяют типы кабелей и скорость передачи данных.
Современное состояние
В настоящее время Ethernet продолжает развиваться и совершенствоваться. Были разработаны новые стандарты, такие как 10GBASE-T и 40GBASE-T, позволяющие передавать данные с еще большей скоростью. Также с появлением беспроводных технологий Ethernet расширила свое применение и включает в себя не только проводные сети, но и беспроводные сети Wi-Fi.
Сетевая технология Ethernet имеет богатую историю развития, начиная с создания первых компьютерных сетей и до современных высокоскоростных передач данных. Она остается основным стандартом в сетевой индустрии и продолжает играть важную роль во многих сферах нашей жизни.
Основные принципы работы Ethernet
Ethernet является одним из наиболее распространенных и широко используемых протоколов сетей локальной области (LAN). Основные принципы работы Ethernet включают передачу данных в форме пакетов, использование метода доступа CSMA/CD для избегания коллизий и использование адресации MAC для идентификации устройств.
Передача данных в форме пакетов
Основной принцип работы Ethernet заключается в передаче данных в формате пакетов. Каждый пакет состоит из заголовка и полезной нагрузки. Заголовок содержит информацию, необходимую для передачи пакета, включая адреса назначения и источника. Полезная нагрузка содержит саму передаваемую информацию.
Метод доступа CSMA/CD
Ethernet использует метод доступа CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) для избегания коллизий при передаче данных. В этом методе устройства «слушают» сеть, чтобы определить, занята ли она передачей данных другим устройством. Если сеть свободна, они начинают передачу своих пакетов. Однако, если два или более устройства начинают передачу одновременно и происходит коллизия, устройства обнаруживают эту коллизию и откладывают передачу на случайный промежуток времени.
Адресация MAC
В Ethernet каждому сетевому устройству присваивается уникальный идентификатор, называемый адресом MAC, который используется для идентификации устройства в сети. Адрес MAC состоит из 48 бит и представляет собой комбинацию шестнадцатеричных цифр. Каждое устройство имеет уникальный адрес MAC, который позволяет другим устройствам отправлять данные именно ему.
Кадр Ethernet и его составляющие
Кадр Ethernet является основным строительным блоком в компьютерных сетях, использующих протокол Ethernet. Он отвечает за передачу данных между устройствами в сети и содержит в себе несколько важных компонентов.
Заголовок Ethernet
Заголовок Ethernet является первой частью кадра и содержит информацию о физическом адресе (MAC-адресе) отправителя и получателя. MAC-адрес — это уникальный идентификатор, который присваивается сетевым устройствам для их идентификации в сети. Заголовок также содержит информацию о типе протокола, который будет использоваться для передачи данных.
Данные
Следующая часть кадра — это данные, которые передаются от отправителя к получателю. Данные могут быть любого типа — текстовые, графические, звуковые и т.д. Эта часть кадра может быть разной длины в зависимости от передаваемой информации.
Проверка ошибок
Для обеспечения надежности передачи данных, кадр Ethernet содержит также контрольную сумму или проверку ошибок. Проверка ошибок производится с помощью CRC (циклического избыточного кода), который вычисляется на основе данных в кадре. При получении кадра, получатель также вычисляет CRC и сравнивает его с полученным CRC. Если значения не совпадают, это указывает на наличие ошибок в передаваемых данных.
Кадр Ethernet представляет собой структуру данных, которая позволяет передавать информацию между устройствами в сети Ethernet. Он содержит заголовок с адресами отправителя и получателя, данные для передачи и проверку ошибок для обеспечения целостности данных. Понимание составляющих кадра Ethernet важно для понимания работы компьютерных сетей и протокола Ethernet.
Структура и формат кадра Ethernet
Кадр Ethernet является основным блоком данных, который передается по сети Ethernet. Этот кадр имеет определенную структуру и формат, который обеспечивает правильную передачу данных и контроль ошибок.
Структура кадра Ethernet состоит из следующих полей:
- Преамбула: Преамбула — это последовательность битов, которая предшествует полезным данным в кадре Ethernet. Преамбула состоит из 7 байт (56 бит) и используется для синхронизации передатчика и приемника.
- МАС-адрес назначения: МАС-адрес назначения является уникальным идентификатором устройства, к которому предназначены данные. Он занимает 6 байт в кадре Ethernet.
- МАС-адрес отправителя: МАС-адрес отправителя указывает на устройство, отправляющее данные. Он также занимает 6 байт в кадре Ethernet.
- Тип/длина поля: Тип/длина поля указывает на тип данных, содержащихся в полезной нагрузке кадра Ethernet. Если значение этого поля меньше или равно 1500, то оно определяет длину полезных данных в байтах. Если значение больше 1500, то оно указывает на тип протокола, который представлен в полезной нагрузке кадра Ethernet.
- Полезная нагрузка: Полезная нагрузка — это фактические данные, которые должны быть переданы по сети Ethernet. Размер этой области может варьироваться в зависимости от типа данных.
- Контрольная сумма: Контрольная сумма используется для проверки ошибок в кадре Ethernet. Она вычисляется на основе данных, содержащихся в кадре, и позволяет обнаруживать ошибки, возникшие во время передачи данных.
Таким образом, структура и формат кадра Ethernet обеспечивают надежную передачу данных и контроль ошибок при коммутации с промежуточным хранением. Анализ и понимание структуры кадра Ethernet позволяют инженерам разрабатывать более эффективные и надежные сетевые системы.
Заголовок и полезная нагрузка кадра
В сетях Ethernet (и не только) для передачи информации используется понятие «кадр» — структурированный блок данных, который содержит не только сами данные, но и дополнительную информацию, необходимую для успешной передачи и обработки этих данных. Внутри кадра можно выделить две основные части — заголовок и полезную нагрузку.
Заголовок
Заголовок кадра Ethernet представляет собой набор полей, которые содержат информацию о самом кадре. В заголовке можно найти такие данные, как адрес отправителя (Source MAC Address) и адрес получателя (Destination MAC Address) — это MAC-адреса сетевых устройств, которые уникально идентифицируют каждое сетевое устройство в сети. Также в заголовке присутствуют поля, содержащие информацию о типе данных, передаваемых внутри кадра, и контрольной сумме.
Полезная нагрузка
Полезная нагрузка (Payload) — это собственно данные, которые требуется передать по сети. Это может быть текстовая информация, изображения, аудио- или видеофайлы и т.д. Длина полезной нагрузки в кадре Ethernet может варьироваться в зависимости от применяемой технологии и типа сети.
Однако, кроме заголовка и полезной нагрузки, в кадре Ethernet присутствуют еще и другие данные, которые являются важными для обеспечения корректной передачи данных. Например, существуют поля, предназначенные для проверки наличия ошибок в передаваемых данных, а также для контроля доступа к сети.
Контрольная сумма для обнаружения ошибок
Контрольная сумма — это метод проверки целостности данных, используемый в сети Ethernet для обнаружения ошибок при коммутации с промежуточным хранением. Каждый фрейм Ethernet содержит поле контрольной суммы, которое позволяет обнаружить любые изменения данных в ходе передачи.
Контрольная сумма представляет собой числовое значение, вычисленное из содержимого фрейма Ethernet. Оно вычисляется на основе алгоритма циклического избыточного кода (CRC), который применяется к полезным данным фрейма. Полученное значение помещается в поле контрольной суммы фрейма.
Принцип работы контрольной суммы
В процессе передачи фрейма данные могут быть искажены различными факторами, такими как шум на линии передачи или ошибки в оборудовании. Контрольная сумма позволяет выявить такие изменения данных, основываясь на принципе циклического избыточного кода.
- Фрейм Ethernet разделяется на последовательность битов, которая используется в алгоритме CRC.
- Алгоритм CRC применяет определенную математическую функцию к последовательности битов фрейма.
- Полученное значение контрольной суммы помещается в поле контрольной суммы фрейма.
При получении фрейма назначение контрольной суммы происходит следующее:
- Полученные данные снова проходят через алгоритм CRC для вычисления контрольной суммы.
- Вычисленное значение сравнивается с полученным значением контрольной суммы из фрейма.
Если значения совпадают, значит данные не были искажены в процессе передачи. В противном случае возникает ошибка и фрейм отбрасывается.
Коммутаторы Ethernet | Курс «Компьютерные сети»
Коммутация с промежуточным хранением в Ethernet
Коммутация с промежуточным хранением (store-and-forward) является одним из методов коммутации в сети Ethernet. Она используется для передачи данных между устройствами сети, такими как компьютеры, серверы и сетевые коммутаторы.
При коммутации с промежуточным хранением, когда коммутатор получает кадр данных, он временно сохраняет его в своем буфере и анализирует его содержимое. Затем коммутатор принимает решение о том, куда именно отправить этот кадр, основываясь на MAC-адресе назначения, который содержится в заголовке Ethernet кадра.
Процесс коммутации с промежуточным хранением в Ethernet:
- Кадр данных поступает на коммутатор.
- Коммутатор временно сохраняет кадр данных в своем буфере.
- Коммутатор анализирует заголовок кадра и извлекает MAC-адрес назначения.
- Коммутатор сравнивает MAC-адрес назначения с таблицей коммутации, чтобы определить порт или порты, на которые нужно переслать кадр.
- Коммутатор пересылает кадр на один или несколько портов, исходя из информации в таблице коммутации.
- Кадр достигает своего назначения и обрабатывается устройством получателя.
Значение таблицы коммутации:
Таблица коммутации является важной частью коммутации с промежуточным хранением. В ней содержатся записи, которые связывают MAC-адреса устройств с соответствующими портами коммутатора. Когда коммутатор получает кадр данных, он ищет соответствующую запись в таблице коммутации и использует эту информацию для определения порта, на который нужно отправить кадр.
Если таблица коммутации не содержит записи для MAC-адреса назначения, коммутатор может использовать процедуру широковещательной передачи, отправляя кадр на все порты, кроме того, с которого кадр был получен.
Проверка ошибок при коммутации с промежуточным хранением:
В процессе коммутации с промежуточным хранением, коммутатор также выполняет проверку целостности кадра данных. При получении кадра, коммутатор анализирует его содержимое и проверяет, есть ли ошибки, такие как испорченные или поврежденные биты данных. Если обнаружены ошибки, коммутатор отбрасывает кадр и не пересылает его на другие порты.
Проверка ошибок является важным аспектом коммутации, так как она обеспечивает надежность и целостность передаваемых данных в сети Ethernet.
