Механизм проверки на наличие ошибок в Ethernet основан на использовании циклического избыточного кода (CRC).
Следующие разделы статьи объяснят, как работает механизм проверки на ошибки, каким образом происходит синхронизация передачи данных, а также какое влияние может оказывать шум и дистанция на качество передачи в Ethernet. Вы также узнаете о различных режимах Ethernet, таких как полудуплексная и полнодуплексная передача данных, и о том, как механизм проверки на ошибки влияет на эти режимы. Эта статья предоставит вам подробное понимание механизма проверки на наличие ошибок в Ethernet и его значимость для обеспечения надежной передачи данных.
Основные понятия
Для понимания механизма проверки на наличие ошибок в Ethernet необходимо ознакомиться с несколькими основными понятиями.
Физический уровень
Физический уровень Ethernet представляет собой набор правил и спецификаций, определяющих физическую передачу данных по сетевому кабелю или другому средству передачи. На физическом уровне определяются характеристики сигнала, методы кодирования и разъемы, используемые для подключения кабелей к сетевым устройствам.
Кадр
Кадр — это основная единица передачи данных в Ethernet. Он содержит полезную информацию, такую как адреса исходного и конечного устройств, а также сами данные. Кадр имеет фиксированную длину и начинается с преамбулы и поля преамбулы, которые используются для синхронизации передачи.
Контрольная сумма
Контрольная сумма — это механизм проверки наличия ошибок в переданных данных. В Ethernet для этого используется циклический избыточный код (CRC). При передаче данных отправитель вычисляет CRC на основе содержимого кадра и добавляет его в конец кадра. Получатель также вычисляет CRC на основе полученных данных и сравнивает его с CRC, полученной от отправителя. Если CRC не совпадает, то данные считаются поврежденными и происходит повторная передача.
Поиск и устранение всех ошибок Windows. Как исправить ошибку?
Разделение данных на пакеты
Разделение данных на пакеты является одним из важных механизмов в Ethernet. Пакеты представляют собой небольшие блоки информации, которые передаются по сети. Разделение данных на пакеты позволяет эффективно передавать информацию через сетевое соединение без потери целостности и с минимальными задержками.
Этот механизм работает следующим образом. Исходные данные разбиваются на фиксированные по размеру пакеты. Обычно размер пакета составляет 1500 байт, но при необходимости он может быть изменен. Каждый пакет содержит заголовок, в котором указывается идентификатор пакета, информация о последовательности пакетов, а также другие полезные данные. После разбиения на пакеты, данные передаются по сети от отправителя к получателю.
Преимущества разделения данных на пакеты в Ethernet очевидны.
Во-первых, это позволяет более эффективно использовать пропускную способность сети. Если весь объем данных передавался бы целиком, то при больших объемах это привело бы к значительным задержкам и потере производительности. Разделение на пакеты позволяет передавать данные параллельно и ускоряет процесс передачи.
Во-вторых, разделение данных на пакеты обеспечивает надежность передачи. Каждый пакет содержит контрольную сумму или проверочную сумму, которая позволяет получателю проверить целостность данных. Если в процессе передачи пакет был поврежден или потерян, то получатель может запросить повторную передачу только этого пакета, а не всего объема данных. Это позволяет увеличить надежность сети.
Разделение данных на пакеты является важным механизмом в Ethernet. Оно позволяет эффективно использовать пропускную способность сети, обеспечивает надежность передачи и сокращает задержки. Благодаря этому механизму Ethernet стал одним из основных протоколов передачи данных в компьютерных сетях.
Кадры данных – это основные единицы передачи информации в сети Ethernet. Кадры данных представляют собой последовательности битов, которые содержат в себе полезную нагрузку, адреса отправителя и получателя, контрольные суммы и другую служебную информацию.
Структура кадра данных Ethernet:
Кадры данных Ethernet имеют определенную структуру, которая включает в себя следующие поля:
- Преамбула — последовательность битов, которая устанавливает синхронизацию между устройствами.
- Адрес получателя — MAC-адрес устройства, для которого предназначен кадр данных.
- Адрес отправителя — MAC-адрес устройства, от которого идет передача кадра данных.
- Тип/длина — определяет тип данных в полезной нагрузке или указывает длину кадра данных.
- Полезная нагрузка — содержит сами данные, которые передаются по сети.
- Контрольная сумма — используется для обеспечения целостности переданных данных и обнаружения ошибок.
Проверка на наличие ошибок:
В Ethernet используется механизм проверки на наличие ошибок, который основан на контрольной сумме. При получении кадра данных, устройство вычисляет контрольную сумму для полезной нагрузки и сравнивает ее с контрольной суммой, указанной в кадре данных. Если значения не совпадают, то это указывает на наличие ошибок в переданных данных.
Технология CSMA/CD
Технология CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) — это один из механизмов, используемых в Ethernet для проверки наличия ошибок при передаче данных. Основная задача этой технологии — предотвращение коллизий, то есть, ситуаций, когда два или более устройства одновременно пытаются передать данные по одному каналу связи.
Основная идея CSMA/CD заключается в том, что перед тем, как начать передачу данных, устройство должно прослушать канал связи, чтобы убедиться, что никакое другое устройство в данный момент не передает данные. Если канал связи свободен, то устройство может начать передачу данных. В случае, если два устройства одновременно начинают передавать данные и происходит коллизия, устройства обнаруживают эту коллизию и прекращают передачу. Затем они повторно пытаются передать данные после небольшого случайного промежутка времени.
Принципы работы технологии CSMA/CD:
- Устройство, желающее передать данные, прослушивает канал связи и проверяет, занят он или свободен.
- Если канал связи свободен, устройство начинает передавать данные.
- Если устройство обнаруживает коллизию, то есть, другое устройство начало передачу данных одновременно, оно прекращает передачу и генерирует сигнал «jam» для уведомления других устройств о произошедшей коллизии.
- Все устройства, получившие сигнал «jam», прекращают передачу на некоторое время.
- После прекращения передачи, устройства повторно пытаются передать данные, выбирая случайное время ожидания.
Технология CSMA/CD позволяет эффективно использовать общий канал связи в Ethernet, минимизируя возможность коллизий и обеспечивая доставку данных без ошибок. Она широко применяется в современных сетях для обеспечения передачи данных между устройствами.
Метод контроля доступа к среде передачи
Метод контроля доступа к среде передачи (MAC, Media Access Control) в сети Ethernet представляет собой механизм, который регулирует, как устройства получают доступ к общей физической среде передачи данных. Механизм MAC устанавливает протоколы и правила, которые определяют, какие устройства имеют право передавать данные в данный момент времени.
Координация доступа
В Ethernet обеспечивается справедливый доступ к среде передачи данных путем использования алгоритма CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — множественный доступ с проверкой несущей с определением коллизий). Этот метод позволяет устройствам слушать данные, передаваемые по среде, и выбирать оптимальный момент для начала передачи.
CSMA/CD в действии
Когда устройство желает передать данные, оно проверяет несущую — наличие активной передачи данных другим устройством. Если несущая отсутствует, устройство начинает передачу данных. Однако, в случае коллизии (когда два устройства начинают передачу одновременно и данные сталкиваются), оба устройства прекращают передачу и ждут случайное время, после чего они снова проверяют несущую, чтобы повторить попытку передачи. Этот процесс повторяется, пока данные не передадутся без коллизий.
Уровни приоритета
В Ethernet существуют уровни приоритета для разных типов данных. Например, голосовой трафик может иметь более высокий приоритет, чем обычный трафик данных. Это обеспечивает более низкую задержку и повышает качество передачи для временно критичных приложений.
Метод контроля доступа к среде передачи в Ethernet определяет, как устройства получают доступ к общей физической среде передачи данных. Алгоритм CSMA/CD позволяет устройствам справедливо использовать среду, проверяя несущую и обнаруживая коллизии. Уровни приоритета обеспечивают эффективность передачи данных различных типов.
Система обнаружения ошибок
В Ethernet существует механизм обнаружения ошибок, который позволяет выявить и исправить возможные искажения данных, возникающие в процессе передачи информации по сети.
Для обнаружения ошибок в Ethernet используется CRC (Cyclic Redundancy Check) – циклический избыточный код. Этот код вычисляется на основе передаваемых данных и добавляется в конец каждого фрейма. При получении фрейма получатель также вычисляет CRC и сравнивает его с полученным значением. Если CRC не совпадает, это указывает на наличие ошибок в передаваемых данных.
Система обнаружения ошибок в Ethernet работает следующим образом:
- Исходные данные для передачи разбиваются на блоки фиксированной длины.
- Каждый блок данных дополняется CRC-кодом, который вычисляется как остаток от деления блока на определенный порождающий полином.
- Получатель фрейма вычисляет CRC-код на основе полученных данных и сравнивает его с принятым значением CRC. Если CRC-коды не совпадают, фрейм считается поврежденным.
- В случае обнаружения ошибки фрейм может быть либо отброшен, либо запрос на повторную передачу может быть отправлен отправителю.
Таким образом, система обнаружения ошибок в Ethernet позволяет надежно обнаруживать искажения данных, возникающие в процессе передачи и принимать соответствующие меры для их исправления или повторной передачи.
