Domov › Služby › Podvrstva řízení přístupu k médiím. Formáty rámců Ethernet

Podvrstva řízení přístupu k médiím. Formáty rámců Ethernet

Data přenášená po síti Ethernet jsou rozdělena do rámců. Protože existuje několik typů rámců, musí odesílatel a příjemce používat stejný typ rámce, aby si navzájem rozuměli. Rámečky mohou být ve čtyřech různých formátech, které se od sebe mírně liší. Existují pouze dva základní formáty rámců (raw formáty) – Ethernet II a Ethernet 802.3. Tyto formáty se liší účelem pouze jednoho pole.

Pro úspěšné doručení informací příjemci musí každý rámec kromě dat obsahovat další servisní informace: délku datového pole, fyzické adresy odesílatele a příjemce, typ síťového protokolu atd.

Existují čtyři hlavní typy ethernetových rámců:

Ethernet typu II

Ethernet 802.3

Ethernet 802.2

Ethernet SNAP (SubNetwork Address Protocol).

Podívejme se na pole společná pro všechny čtyři typy rámců:

Rýže. 11.1 – Formát rámce Ethernet

Pole v rámci mají následující význam:

Pole "Preambule" A "Počáteční znak rámu" . Navrženo pro synchronizaci odesílatele a příjemce. Preambule je 7bajtová sekvence jedniček a nul. Počáteční znak rámce je dlouhý 1 bajt. Tato pole se neberou v úvahu při výpočtu délky rámce.

Pole "Adresa příjemce" . Skládá se ze 6 bajtů a obsahuje fyzickou adresu zařízení v síti, kterému je tento rámec adresován. Hodnoty tohoto a dalšího pole jsou jedinečné. Každý výrobce adaptéru Ethernet má přiřazeny první tři bajty adresy a zbývající tři bajty určuje výrobce. Například u adaptérů 3Com budou fyzické adresy začínat 0020AF. První bit adresy příjemce má speciální účel: pokud je 0, pak adresa konkrétního zařízení (pouze v tomto případě první tři bajty slouží k identifikaci výrobce síťové karty), a pokud je 1, je vysílání. Typicky jsou v broadcastové adrese všechny zbývající bity také nastaveny na jedničku (FF FF FF FF FF FF).

Pole "Adresa odesílatele" . Skládá se ze 6 bajtů a obsahuje fyzickou adresu zařízení v síti, které odeslalo tento rámec. První bit adresy odesílatele je vždy nula.

Pole "Délka/typ" . Může obsahovat délku nebo typ rámce v závislosti na použitém ethernetovém rámci. Pokud pole určuje délku, je zadána ve dvou bajtech. Pokud typ, pak pole označuje typ protokolu vyšší úrovně, ke kterému tento rámec patří. Například při použití protokolu IPX je hodnota 8137 a pro protokol IP je to 0800.

Pole "Data" . Obsahuje rámcová data. Nejčastěji tyto informace potřebují protokoly vyšší úrovně. Toto pole nemá pevnou velikost.

pole "Kontrolní součet". Obsahuje výsledky výpočtu kontrolního součtu všech polí s výjimkou preambule, začátku znaku rámce a samotného kontrolního součtu. Výpočet provede odesílatel a přidá se do rámce. Podobný postup výpočtu se provádí na zařízení příjemce. Pokud výsledek výpočtu neodpovídá hodnotě tohoto pole, předpokládá se, že při přenosu došlo k chybě. V tomto případě je rám považován za poškozený a je ignorován.

Minimální povolená délka všech čtyř typů ethernetových rámců je 64 bajtů a maximální 1518 bajtů. Vzhledem k tomu, že v rámci je pro servisní informace alokováno 18 bajtů, pole „Data“ může mít hodnotu od 46 do 1500 bajtů. Pokud jsou přenášená data menší než povolená délka. Rámec bude automaticky doplněn na 46 bajtů. Tato omezení minimální délky rámce jsou zavedena pro zajištění správné činnosti mechanismu detekce kolize.

Pojďme se blíže podívat na různé typy formátů rámečků. Typ rámce Ethernet II je používán mnoha protokoly vyšší vrstvy, jako jsou TCP/IP, IPX a AppleTalk. Tento typ rámu byl vyvinut společnostmi jako DEC, Intel a Xerox. Upozorňujeme, že ačkoli je tento typ rámce nejrozšířenější, není schválen IEEE ani ISO. Formát tohoto typu rámce se od výše uvedeného liší pouze tím, že typ protokolu je vždy uveden v poli „Length/Type“.

Síťové operační systémy Novell Net Ware 2.xa 3.x (kromě 3.12) používají standardně rámec 802.3 Ethernet. Ačkoli název tohoto rámce zmiňuje výbor IEEE, ten neměl s jeho vývojem nic společného.

Tento typ rámce neobsahuje žádné informace o protokolu. Pole Délka/Typ vždy udává délku rámu. V důsledku toho neexistují žádné standardní metody pro identifikaci síťového protokolu, ke kterému daný rámec patří. Podle konceptu Novellu však lze s tímto typem rámců použít pouze protokol IPX. Byla vyvinuta speciální posloupnost akcí k určení, že protokol IPX byl zapouzdřen v rámci tohoto typu.

Pole Délka/typ je zaškrtnuté. Pokud obsahuje hodnotu mezi 0 a 1518 (05EE), pak toto pole určuje spíše délku rámce než typ protokolu (tj. jedná se o rámec Ethernet 802.3, jinak je to Ethernet II).

Jsou zaškrtnuty další dva bajty po poli Délka/Typ. Pokud obsahují FFFF, znamená to, že rámec patří protokolu IPX, protože hlavička tohoto protokolu vždy začíná FFFF.

V důsledku standardizace ethernetových sítí podvýborem IEEE 802.3 vznikl rámec Ethernet 802.2. Tento rámec je základním rámcem pro operační systémy Novell Net Ware 3.12 a 4.x. V tomto typu rámce je bezprostředně za polem zdrojové adresy pole délky, které má stejný účel. Tento typ rámce navíc obsahuje několik dalších polí doporučených standardem IEEE 802.3. Tato pole jsou umístěna za polem Délka/Typ a mají následující význam:

Pole DSAP označuje protokol síťové vrstvy používaný příjemcem. Velikost pole je 1 bajt (jeden bit je rezervován). Pro protokol IPX je hodnota pole E0, pro protokoly IP – 06, pro NetBIOS – F0.

Pole SSAP označuje protokol síťové vrstvy používaný odesílatelem. Velikost pole je 1 bajt (z toho jeden bit je rezervován).

Pole Control označuje typ služby vyžadované síťovým protokolem. Velikost tohoto pole je 1 bajt.

Formát rámce Ethernet 802.2 má některé nevýhody, zejména obsahuje lichý počet bajtů servisních informací. To není pro většinu síťových zařízení úplně pohodlné. Navíc je alokováno 7 bitů pro identifikaci protokolu síťové vrstvy, což umožňuje podporu celkem 128 různých protokolů. Rámec Ethernet SNAP, který je rozšířením specifikace Ethernet 802.2, obsahuje následující další pole:

Pole „Kód organizace“ je dlouhé tři bajty a obsahuje kód organizace (společnosti), která přiřadila hodnoty do pole „Identifikátor protokolu“. Pokud je hodnota pole 000000, pak pole Identifikátor protokolu obsahuje hodnotu, která by se normálně umístila do pole Délka/Typ, tj. identifikátor protokolu nejvyšší úrovně.

Pole Protocol Identifier je dlouhé dva bajty a identifikuje protokol nejvyšší úrovně zapouzdřený v datovém poli rámce. Při použití protokolu IPX obsahuje toto pole hodnotu 8137.

Tato dvě pole dohromady tvoří další pětibajtové identifikační pole protokolu. To bylo provedeno za účelem zvýšení počtu podporovaných protokolů.

Stejně jako ve výrobě jsou v ethernetové síti zásadní rozdíly. Slouží jako kontejner pro všechny pakety na vysoké úrovni, takže aby si navzájem rozuměli, musí odesílatel a příjemce používat stejný typ ethernetového rámce. Naštěstí (nebo bohužel) mohou být rámečky pouze ve čtyřech různých formátech a také se od sebe příliš neliší. Navíc existují pouze dva základní formáty rámců (v anglické terminologii se jim říká „raw formats“) - Ethernet_II a Ethernet_802.3 a liší se účelem pouze jednoho pole.

Moderní počítačové sítě jsou ve své podstatě heterogenní a síťové protokoly vrstvy 3 často používají různé typy ethernetových rámců. Ve starších verzích Novell NetWare 3.x je tedy výchozí základní formát Ethernet_802.3, a nikoli 802.2 nebo SNAP, jak poskytují standardy IEEE, a nikdo jiný tento formát nepoužívá. S vydáním NetWare 4.x používají protokoly IPX/SPX standardně standardní rámce Ethernet_802.2 a s plánovaným přechodem IntranetWare na protokoly TCP/IP bude tento síťový operační systém pravděpodobně standardně pracovat s rámci Ethernet_SNAP, protože je formát používaný v nejnovějších implementacích TCP/IP. Obecně lze říci, že pakety protokolu IPX/SPX lze přenášet pomocí libovolného typu rámce, takže – a protože typ Ethernet_802.3 používá výhradně Novell – se v této lekci podíváme na ethernetové rámce především z pohledu sítí NetWare. .

ETHERNET II

Přestože standard 802.3 běžně nazýváme názvem Ethernet, není to zcela správné, protože druhý jmenovaný název je ochrannou známkou společností Xerox, Intel a Digital, jejichž technologie sloužila jako prototyp tohoto velmi oblíbeného standardu. Formát Ethernet_II odpovídá původnímu formátu rámce Ethernet a má následující tvar.

Jako každý rámec začíná Ethernet_II sedmibajtovou preambulí sestávající ze střídajících se jedniček a nul a jednobajtovým počátečním oddělovačem rámce, ve kterém jsou dva nejméně významné bity 112, spíše než 102, jako zbytek preambule a oddělovacích bitů. . Abychom však byli přesnější, v Ethernet_II není preambule rozdělena na samotnou preambuli a počáteční oddělovač rámců - a to je jeden z rozdílů mezi Ethernetem a IEEE 802.3, i když velmi nevýznamný, dalo by se říci, scholastický, zejména proto, že velmi často je preambule obecně považována za část fyzického mechanismu pro synchronizaci vysílací a přijímací strany, a nikoli za součást rámce (proto na obrázcích nebudeme uvádět preambuli a počáteční oddělovač).

Samotné záhlaví rámce se skládá z šestibajtového pole Cílová adresa, šestibajtového pole Zdrojová adresa a dvoubajtového pole Typ rámce (viz obrázek 1). Při přenosu každého bajtu adresy se nejprve přenášejí nejméně významné bity (nejdále vpravo). V adrese příjemce první přenesený bit (bit 0 bajtu 0) udává typ adresy - normální nebo skupinová. Lichý první bajt cílové adresy tedy znamená, že rámec je určen pro skupinu stanic. Typ vícesměrového vysílání je vysílání všesměrového vysílání. V tomto případě jsou všechny bity adresy příjemce nastaveny na 1.

Obrázek 1.

Základní pakety Ethernet II a IEEE 802.3 mají stejnou strukturu. Jejich rozdíl je v účelu 13. a 14. bajtu: v polích typu protokolu a délky rámce. Sdílení různých formátů rámců v jednom ethernetovém segmentu je možné díky tomu, že typ protokolu je charakterizován číslem větším než 0x05FE.

Pole adresy původce však musí obsahovat adresu konkrétní výchozí stanice.

V případě běžných adres první tři bajty identifikují výrobce síťové karty a poslední tři bajty poskytují jedinečné číslo pro konkrétní kartu. První tři bajty adresy oblíbených síťových karet vyráběných 3Com jsou tedy vyjádřeny následujícím číslem - 02608C v hexadecimálním zápisu (dále pro označení čísel v hexadecimálním zápisu budeme používat zápis 0x, tj. identifikátor 3Com bude vypadat takto 0x02608C). Adresa příjemce se také nazývá fyzická nebo MAC adresa.

Obecně řečeno, cílová adresa identifikuje bezprostředního příjemce spíše než konečného příjemce, jako je směrovač v síti Ethernet. Konečný příjemce je identifikován pomocí protokolů na vysoké úrovni. V případě TCP/IP se jedná o IP adresu stanice a TCP nebo UDP port procesu na této stanici.

Pole typu protokolu identifikuje protokol vysoké úrovně, jako je IP, AppleTalk atd., pro který je rámec kontejnerem paketů. Níže uvádíme hodnoty polí typu protokolu pro některé běžné síťové protokoly:

Internetový protokol (IP) - 0x0800; Address Resolution Protocol (ARP) - 0x0806; AppleTalk – 0x809B; Xerox Network System (XNS) - 0x0600; NetWare IPX/SPX – 0x8137.

Další pole rámce ve skutečnosti slouží k přenosu užitečných informací (na úrovni rámce označujeme užitečné zatížení jako servisní informace protokolů vysoké úrovně, jako je hlavička paketu atd.).

Na rozdíl od servisních polí má datové pole proměnnou délku a nemůže být kratší než 46 bajtů a delší než 1500 bajtů. Celková délka rámce bez preambule a počátečního oddělovače rámců se tedy pohybuje od 64 do 1518 bajtů. V případě, že skutečný objem přenášených dat je menší než 46 bajtů (např. u emulace terminálu se často přenáší pouze jeden znak zadaný z klávesnice), je datové pole doplněno na minimální velikost zástupným znakem. Výplňový bajt lze vložit, i když je množství přenášených dat větší než 46 bajtů. Novell navrhuje, že pokud existuje lichý počet bajtů, ovladač síťové karty přidá ještě jeden. To je způsobeno tím, že některé starší směrovače nerozumí rámcům liché délky.

Poslední pole v rámci je čtyřbajtové pole Frame Check Sequence (FCS). Hodnota tohoto pole se vypočítá z obsahu záhlaví a dat (včetně výplně, ale bez preambule a oddělovače) pomocí 32bitového kódu cyklické redundance (CRC-32) s použitím následujícího vzorce (binárně):

kontrolní sekvence = MOD(data/polynom)

V Ethernetu je generujícím polynomem polynom x 32 +x 26 +x 23 +x 23 +x 22 +x 16 +x 12 +x 11 +x 10 +x 8 +x 7 +x 5 +x 4 +x 2 +x+ 1. Tento kód umožňuje odhalit 99,999999977 % všech chyb ve zprávách o délce až 64 bajtů! Pravděpodobnost, že přijímací stanice bude vnímat poškozený rámec jako neporušený, je tedy prakticky nulová.

Po přijetí rámce přijímací stanice přepočítá kontrolní sekvenci a porovná výsledný výsledek s obsahem pole FCS. Pokud dojde k neshodě, paket je považován za poškozený a je ignorován.

ZÁKLADNÍ FORMÁT RÁMU 802.3

Formát rámce definovaný specifikací 802.3 je prakticky totožný s jeho předchůdcem kromě toho, že pole typu protokolu má význam délky rámce. Na první pohled to nutně povede ke zmatku, když se rámce Ethernet_II a Ethernet_802.3 přenášejí mezi stanicemi ve stejném segmentu. V praxi však tyto rámečky není těžké od sebe odlišit. Jak jsme již řekli, délka datového pole nepřesahuje 1500 bajtů, proto je v souladu s přijatými konvencemi typ protokolu vysoké úrovně nastaven na větší než 0x05FE (1518 v hexadecimálním zápisu - celá délka rámce), protože dvoubajtové pole může nabývat 65 536 různých hodnot. Pokud je tedy hodnota pole mezi zdrojovou adresou a daty menší nebo rovna 1518, pak se jedná o rámec 802.3, v opačném případě jde o rámec Ethernet_II.

Dalším nepatrným rozdílem mezi Ethernetem a 802.3 je klasifikace multicastových adres. Na rozdíl od Ethernetu rozděluje specifikace 802.3 multicastové adresy na ty s globálním a lokálním významem. Toto rozdělení se však v praxi používá jen zřídka. (Hovořili jsme o třetím menším rozdílu - v preambuli - výše.)

Podle referenčního modelu OSI každý datový blok protokolu obsahuje (zapouzdřuje) pakety základních protokolů ve svém zásobníku. Protokol 802.3 popisuje metodu přístupu k médiu - spodní podvrstvu vrstvy datového spojení, pro kterou je logickým protokolem překrývající protokol.

řízení kanálu (Logical Link Control, LLC) - horní podvrstva spojové vrstvy. Norma tedy vyžaduje, aby datové pole obsahovalo hlavičku LLC. V dřívějších verzích NetWare Novell ignoroval tuto hlavičku a začal umisťovat pakety IPX/SPX přímo za pole délky rámce a datové pole začínalo stejným způsobem jako normální hlavička IPX se dvěma bajty sestávajícími z jedniček (číslo 0xFFFF). . Jinými slovy, Novell jednoduše použil rámce jako kontejner.

V zásadě použití základního formátu rámce 802.3 bez režie horní vrstvy odkazů umožňuje Novellu snížit část režie na snímek. Zisk je však malý a v heterogenním prostředí vede použití nestandardního formátu ke ztrátě, protože router nebo síťová karta je nucena kontrolovat další pole, aby určil typ paketu. To byla jedna z motivací, proč Novell počínaje verzí 4.0 standardně přešel na standardní formát Ethernet_802.2. Dalším důvodem bylo, že použití základních rámců Ethernet_802.3 znemožňovalo použití možností zabezpečení, jako je podepisování paketů, protože pole kontrolního součtu paketů bylo fixováno na 0xFFFF, aby bylo možné rámec Ethernet_802.3 odlišit od jiných typů. rámy.

DVA STANDARDNÍ FORMÁTY

Specifikace IEEE poskytují pouze dva standardní formáty – 802.2 a 802.2 SNAP, přičemž druhý je přirozeným rozšířením prvního. Jak již bylo zmíněno, standardní rámec musí v datovém poli obsahovat servisní informace pro řízení logického kanálu, a to jednobajtové pole přístupového bodu služby pro příjemce (Destination Service Access Point, DSAP), jednobajtové pole přístupový bod služby pro odesílatele (Source Service Access Point, SSAP) a jednobajtové ovládací pole (viz obrázek 2). IEEE přiděluje čísla servisních přístupových bodů (SAP) a přidělila následující čísla:

Pole DSAP a SSAP slouží k identifikaci základního protokolu a zpravidla obsahují stejnou hodnotu. Řídicí pole je obvykle nastaveno na 0x03 (podle protokolu LLC to znamená, že spojení linkové vrstvy není navázáno).

Sub-Network Access Protocol (SNAP) byl navržen tak, aby zvýšil počet podporovaných protokolů, protože jednobajtová pole SAP mohou podporovat maximálně 256 protokolů. Formát Ethernet_SNAP poskytuje další pětibajtové pole pro identifikaci protokolu (PI) v datovém poli a hodnoty posledních dvou bajtů tohoto pole jsou stejné jako hodnoty pole protokolu v Ethernet_II, pokud rámce obsahují pakety stejného protokolu vysoké úrovně, například pro NetWare mají hodnotu 0x8137.

ALGORITHM PRO URČENÍ FORMÁTU RÁMU

Rozlišení jednoho formátu ethernetového rámce od jiného není obtížné a lze jej provést pomocí následujícího jednoduchého algoritmu (viz obrázek 3). Ovladač musí nejprve zkontrolovat hodnotu pole typ protokolu/délka rámce (13. a 14. bajt v záhlaví). Pokud je tam zapsaná hodnota větší než 0x05FE (maximální možná délka rámce), jedná se o rámec Ethernet_II.

(1x1)

Obrázek 3

Chcete-li určit typ rámce Ethernet, musíte nejprve zkontrolovat hodnotu pole za zdrojovou adresou a poté první dva bajty datového pole.

Pokud ne, měli byste pokračovat v kontrole. Pokud jsou první dva bajty 0xFFFF, jedná se o formát Ethernet_802.3 pro NetWare 3.x. Jinak je to standardní formát rámce 802.2 a musíme jen zjistit, který z těchto dvou je normální (Ethernet_802.2) nebo rozšířený (Ether-net_SNAP). V případě Ethernet_SNAP je hodnota prvního i druhého bajtu v datovém poli 0xAA. (Hodnota třetího bajtu je 0x03, ale není třeba to kontrolovat.)

V ZÁKULISÍ

Různé protokoly používají různé formáty rámců (viz Tabulka 1). Jejich počet však není tak velký a není těžké je od sebe odlišit. Protokol TCP/IP se navíc posouvá na dominantní postavení nejen v globálních sítích, ale i v sítích lokálních, a tak se i Novell rozhodl v příští verzi NetWare opustit svůj protokol IPX/SPX ve prospěch TCP/IP. To znamená, že ve většině případů se správce sítě nebude muset starat o to, jaký formát rámce Ethernet je používán. Jak však ukazuje zkušenost, starší technologie žijí poměrně dlouho, takže znalost formátů rámců může být praktická i teoretická.

TABULKA 1 – PROTOKOLY A PŘÍSLUŠNÉ TYPY RÁMCE

Formáty rámců Ethernet

Standard technologie Ethernet, popsaný v IEEE 802.3, popisuje formát rámce jedné vrstvy MAC. Vzhledem k tomu, že rámec vrstvy MAC musí obsahovat rámec vrstvy LLC, popsaný v dokumentu IEEE 802.2, podle standardů IEEE lze v síti Ethernet použít pouze jednu verzi rámce vrstvy spoje, jejíž hlavička je kombinací Záhlaví podvrstvy MAC a LLC.

V praxi však ethernetové sítě používají rámce 4 různých formátů (typů) na úrovni datového spoje. To je způsobeno dlouhou historií vývoje technologie Ethernet, která sahá až do období před přijetím standardů IEEE 802, kdy podvrstva LLC nebyla oddělena od obecného protokolu, a proto se nepoužívala hlavička LLC.

Konsorcium tří firem Digital, Intel a Xerox v roce 1980 předložilo výboru 802.3 svou proprietární verzi standardu Ethernet (který samozřejmě popisoval konkrétní formát rámce) jako návrh mezinárodního standardu, ale výbor 802.3 přijal standard, který se v některých detailech lišil od nabídek DIX. Rozdíly se týkaly také formátu rámců, což dalo vzniknout existenci dvou různých typů rámců v sítích Ethernet.

Další formát rámců se objevil jako výsledek snah Novellu urychlit svůj ethernetový protokolový zásobník.

Konečně, čtvrtý formát snímků byl výsledkem snah komise 802.2 přivést předchozí formáty snímků na nějaký společný standard.

Rozdíly ve formátech rámců mohou vést k nekompatibilitě provozu hardwaru a síťového softwaru navrženého pro práci pouze s jedním standardem rámce Ethernet. Dnes však téměř všechny síťové adaptéry, ovladače síťových adaptérů, mosty/přepínače a směrovače mohou pracovat se všemi v praxi používanými formáty rámců technologie Ethernet a rozpoznávání typu rámce se provádí automaticky.

Níže je uveden popis všech čtyř typů ethernetových rámců (rámec zde označuje celou sadu polí, která se vztahují k vrstvě datového spojení, tj. pole vrstev MAC a LLC). Stejný typ rámce může mít různé názvy, takže níže pro každý typ rámce uvádíme několik nejběžnějších názvů:

rám 802.3/LLC (rámec 802.3/802.2 nebo rám Novell 802.2);
Raw 802.3 frame (nebo Novell 802.3 frame);
Ethernet DIX rámec (nebo Ethernet II rámec);
Ethernetový SNAP rámec.

Formáty všech čtyř typů ethernetových rámců jsou znázorněny na obrázku.

Formáty rámců Ethernet

Rám 802.3/LLC

Záhlaví rámce 802.3/LLC je výsledkem kombinace polí záhlaví rámce definovaných ve standardech IEEE 802.3 a 802.2.

Standard 802.3 definuje osm polí záhlaví (pole preambule a počáteční oddělovač rámce nejsou na obrázku zobrazeny).
Pole preambule (Preambule) se skládá ze sedmi synchronizačních bytů 10101010. U kódování Manchester je tato kombinace ve fyzickém prostředí reprezentována periodickým vlnovým signálem o frekvenci 5 MHz.
Oddělovač začátku rámce (SFD) se skládá z jednoho bajtu, 10101011. Vzhled tohoto bitového vzoru naznačuje, že další bajt je prvním bytem záhlaví rámce.
Cílová adresa (DA) může být dlouhá 2 nebo 6 bajtů. V praxi se vždy používají adresy 6 bajtů. První bit horního bajtu cílové adresy udává, zda je adresa individuální nebo skupinová. Pokud je 0, pak je adresa individuální (unicast), a pokud 1, pak se jedná o skupinovou adresu (multicast). Skupinová adresa může být určena pro všechny síťové uzly nebo určitou skupinu síťových uzlů. Pokud se adresa skládá ze všech jedniček, to znamená, že má hexadecimální reprezentaci 0*FFFFFFFFFFFF, pak je určena pro všechny uzly v síti a nazývá se vysílací adresa. V opačném případě je multicastová adresa spojena pouze s těmi uzly jsou konfigurovány (například ručně) jako skupina členů, jejichž číslo je uvedeno v adrese skupiny. Druhý bit horního bajtu adresy určuje, jak je adresa přidělena - centralizovaná nebo místní. Pokud je tento bit 0 (což je téměř vždy případ standardního ethernetového hardwaru), pak je adresa přiřazena centrálně pomocí výboru IEEE. Výbor IEEE distribuuje mezi výrobce zařízení tzv. Organizačně jedinečný identifikátor (OUI). Tento identifikátor je umístěn do 3 nejvýznamnějších bajtů adresy (například identifikátor 000081 identifikuje Bay Networks). Za jedinečnost spodních 3 bajtů adresy odpovídá výrobce zařízení. Dvacet čtyři bitů přidělených výrobci k adresování rozhraní jeho produktů umožňuje uvolnit 16 milionů rozhraní pod jediným identifikátorem organizace. Jedinečnost centrálně distribuovaných adres platí pro všechny hlavní lokální síťové technologie – Ethernet, Token Ring, FDDI atd.

POZORNOST Ve standardech IEEE Ethernet je nejméně významný bit bajtu zobrazen v pozici pole zcela vlevo a nejvýznamnější bit je zobrazen v pozici pole zcela vpravo. Tento nestandardní způsob zobrazení pořadí bitů v byte odpovídá pořadí přenosu bitů na komunikační lince ethernetovým vysílačem. Normy jiných organizací, jako je RFC IETF, ITU-T, ISO, používají tradiční bytovou reprezentaci, kde se za nejméně významný bit považuje bit nejvíce vpravo a za nejvýznamnější bit se považuje bit nejvíce vlevo. V tomto případě zůstává pořadí bajtů tradiční. Proto při čtení standardů publikovaných těmito organizacemi, stejně jako při čtení dat zobrazených na obrazovce operačním systémem nebo analyzátorem protokolů, musí být hodnota každého bajtu ethernetového rámce zrcadlena, abyste správně pochopili význam bity tohoto bytu podle dokumentů IEEE. Například adresa vícesměrového vysílání v zápisu IEEE ve tvaru 1000 0000 0000 0000 1010 0111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 nebo v hexadecimálním zápisu 80-00-A7-000 bude s největší pravděpodobností zobrazena protokolem a0 v protokolu a0 tradiční forma jako 01-00-5E-0F-00-00.

Zdrojová adresa (SA) je 2- nebo 6bajtové pole obsahující adresu uzlu odesílajícího rámec. První bit adresy je vždy 0.
Délka (L) - 2bajtové pole, které určuje délku datového pole v rámci.
Pole Data může obsahovat od 0 do 1500 bajtů. Pokud je však délka pole menší než 46 bajtů, pak se další pole, pole výplně, použije k vyplnění rámce na minimální povolenou hodnotu 46 bajtů.
Pole Padding se skládá z tolika bajtů, že datové pole má minimální délku 46 bajtů. Tím je zajištěno, že mechanismus detekce kolize funguje správně. Pokud je datové pole dostatečně dlouhé, pole výplně se v rámci nezobrazí.
Pole Frame Check Sequence (FCS) se skládá ze 4 bajtů obsahujících kontrolní součet. Tato hodnota je vypočítána pomocí algoritmu CRC-32. Po přijetí rámce provede pracovní stanice svůj vlastní výpočet kontrolního součtu pro tento rámec, porovná výslednou hodnotu s hodnotou pole kontrolního součtu, a tak určí, zda je přijatý rámec poškozen.

Rámec 802.3 je rámec podvrstvy MAC, takže v souladu se standardem 802.2 je jeho datové pole uzavřeno v rámci podvrstvy LLC s odstraněnými příznaky začátku a konce rámce. Formát rámce LLC byl popsán výše. Protože rámec LLC má délku záhlaví 3 (v režimu LLC1) nebo 4 bajty (v režimu LLC2), je maximální velikost datového pole snížena na 1497 nebo 1496 bajtů.

Rámec Raw 8023, nazývaný také rámec Novell 8023, je znázorněn na obrázku. Z obrázku můžete vidět, že se jedná o rámec podvrstvy 802.3 MAC, ale bez vnořeného rámce podvrstvy LLC. Novell ve svém operačním systému NetWare dlouho nepoužíval pole rámcové služby LLC, protože nebylo potřeba identifikovat typ informace vložené do datového pole – paket protokolu IPX, který byl dlouhou dobu jediným protokolem síťové vrstvy. v operačním systému NetWare byl vždy přítomen.

Nyní, když vyvstala potřeba identifikovat protokol vyšší úrovně, Novell začal využívat možnost zapouzdřit rámec LLC do rámce podvrstvy MAC, to znamená používat standardní rámce 802.3/L"LC. Společnost se nyní rámec ve svých operačních systémech jako rámec 802.2, i když jde o kombinaci záhlaví 802.3 a 802.2.

Rámec Ethernet DIX/Ethernet II

Rámec Ethernet DIX, nazývaný také rámec Ethernet II, má stejnou strukturu jako rámec Raw 802.3. Jako pole typu protokolu se však používá 2bajtové pole Raw 802.3 Frame Length(b) v rámci Ethernet DIX. Toto pole, nyní nazývané Type (T) nebo EtherType, slouží stejnému účelu jako pole DSAP a SSAP rámce LLC – k označení typu protokolu horní vrstvy, který zahrnul svůj paket do datového pole tohoto rámce.

Zatímco kódy protokolů v polích SAP mají délku jeden bajt, pole Typ přiděluje 2 bajty pro kód protokolu. Proto bude stejný protokol v poli SAP a v poli Typ obecně kódován různými číselnými hodnotami. Například protokol IP má kód 204810 (0*0800) pro pole Ether-Type a hodnotu 6 pro pole SAP. Hodnoty kódu protokolu pro pole Ethel-Type předcházejí hodnotám SAP, protože proprietární verze Ethernet DIX existovala před příchodem standardu 802.3 a v době, kdy se zařízení 802.3 rozšířilo, se již stalo de facto standardem. pro mnoho hardwarových a softwarových produktů. Protože struktury rámců Ethernet DIX a Raw 802.3 jsou stejné, pole délka/typ je v dokumentaci často označováno jako pole L/T.

Ethernetový SNAP rámec

Aby se odstranily nesrovnalosti v kódování typů protokolů, jejichž zprávy jsou zabudovány do datového pole ethernetových rámců, provedl výbor 802.2 práci na další standardizaci ethernetových rámců. Výsledkem byl rámec Ethernet SNAP (SNAP - SubNetwork Access Protocol). Rámec Ethernet SNAP je rozšířením rámce 802.3/LLC zavedením další hlavičky protokolu SNAP sestávající ze dvou polí: OUI a Typ. Pole Typ se skládá ze 2 bajtů a opakuje pole Typ rámce Ethernet II ve formátu a účelu (to znamená, že používá stejné hodnoty kódu protokolu). Pole OUI (Organizationally Unique Identifier) specifikuje identifikátor organizace, která řídí kódy protokolů v poli Type. Hlavička SNAP dosahuje kompatibility s kódy protokolů v rámci Ethernet II a vytváří schéma univerzálního kódování protokolu. Kódy protokolů pro technologie 802 jsou řízeny IEEE, které má OUI 000000. Pokud budou v budoucnu pro jakoukoli novou technologii vyžadovány různé kódy protokolů, stačí zadat jiné ID organizace pro přiřazení těchto kódů a hodnoty starého kódu zůstane v platnosti (v kombinaci s jiným OUI).

Protože SNAP je protokol vnořený do protokolu LLC, kód OxAA vyhrazený pro protokol SNAP se zapisuje do polí DSAP a SSAP. Pole Control v hlavičce LLC je nastaveno na 0x03, což odpovídá použití nečíslovaných rámců.

Hlavička SNAP je navíc k hlavičce LLC, takže je platná nejen v rámcích Ethernet, ale také v rámcích protokolu jiných technologií 802 Například protokol IP vždy používá strukturu hlavičky LLC/SNAP při zapouzdření celé lokální sítě protokoly v rámcích: FDDI, Token Ring, 100VG-AnyLAN, Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet.

Při přenosu IP paketů přes sítě Ethernet, Fast Ethernet a Gigabit Ethernet však protokol IP používá rámce Ethernet DIX.

Použití různých typů ethernetových rámců

Automatické rozpoznání typů ethernetových rámců je poměrně jednoduché. Pro zakódování typu protokolu určuje pole EtherType hodnoty větší, než je maximální délka datového pole 1500, takže rámce Ethernet II lze snadno odlišit od jiných typů rámců podle hodnoty pole L/T. Další rozpoznání typu rámce se provádí přítomností nebo nepřítomností polí LLC. Pole LLC mohou chybět pouze v případě, že za polem délky následuje začátek paketu IPX, konkrétně pole kontrolního součtu 2bajtového paketu, které je vždy vyplněno jedničkami, výsledkem je hodnota 255 bajtů. Situace, kdy pole DSAP a SSAP současně obsahují takové hodnoty, nemůže nastat, takže přítomnost dvou 255 bajtů naznačuje, že se jedná o Raw 802.3 rámec. V ostatních případech se další analýza provádí v závislosti na hodnotách polí DSAP a SSAP. Pokud se rovnají 0*AA, pak se jedná o rámec Ethernet SNAP, a pokud ne, pak je to 802.3/LLC.

V tabulce Obrázek 2 poskytuje informace o tom, jaké typy ethernetových rámců obvykle podporují implementace populárních protokolů síťové vrstvy.

Tabulka 2. Typy ethernetových rámců, které podporují implementace populárních protokolů síťové vrstvy.

Síťové technologie

Článek se ukázal být poměrně obsáhlý, diskutovanými tématy byly formáty rámců Ethenet, limity velikosti L3 Payload, evoluce velikostí ethernetových hlaviček, Jumbo Frame, Baby-Giant a spousta dalších věcí. S některými z nich jste se již setkali v přehledové literatuře o datových sítích, ale na mnoho z nich jste rozhodně nenarazili, pokud jste neprováděli hluboký průzkum.

Začněme tím, že se podíváme na formáty hlaviček ethernetových rámců ve frontě jejich zrodu.

Formáty rámců Ethernet.

1) Ethernet II

Rýže. 1

Preambule– posloupnost bitů, která ve skutečnosti není součástí hlavičky ETH, definující začátek ethernetového rámce.

DA (cílová adresa)– Cílová MAC adresa, může být unicast, multicast, broadcast.

SA (adresa zdroje)– MAC adresa odesílatele. Vždy unicast.

E-TYPE (EtherType)– Identifikuje protokol L3 (například 0x0800 – Ipv4, 0x86DD – IPv6, 0x8100 – označuje, že rámec je označen hlavičkou 802.1q atd. Seznam všech typů EtherTypes – standardy.ieee.org/develop/regauth/ethertype/ eth.txt)

Užitečné zatížení– Velikost paketu L3 od 46 do 1500 bajtů

FCS (sekvence kontroly snímků)– 4bajtová hodnota CRC použitá k detekci chyb přenosu. Vypočítáno odesílající stranou a umístěno do pole FCS. Přijímající strana vypočítá tuto hodnotu nezávisle a porovná ji s přijatou.

Tento formát vznikl ve spolupráci 3 společností - DEC, Intel a Xerox. V tomto ohledu je norma také tzv DIX Ethernet standard. Tato verze normy byla vydána v roce 1982 (první verze Ehernet I byla vydána v roce 1980. Rozdíly ve verzích jsou malé, formát jako celek zůstává nezměněn). V roce 1997 V letošním roce byl tento standard přidán IEEE ke standardu 802.3 a v současné době je naprostá většina paketů v ethernetových sítích zapouzdřena právě podle tohoto standardu.

2) Ethernet_802.3/802.2 (802.3 s hlavičkou LLC)

Rýže. 2

Jak jste pochopili, výbor IEEE se nemohl klidně dívat, jak jim moc, peníze a ženy doslova proklouzly rukama. Proto, zaneprázdněn naléhavějšími problémy, jsem se standardizací ethernetové technologie pustil s určitým zpožděním (v roce 1980 se pustili do práce, v roce 1983 dali světu návrh a v roce 1985 samotný standard), ale s velkým nadšením. S inovací a optimalizací jako hlavními principy přišel výbor s následujícím formátem rámce, který můžete vidět na obrázku 2.

Nejprve věnujeme pozornost skutečnosti, že „nepotřebné“ pole E-TYPE bylo převedeno na pole Délka, které udávalo počet bajtů za tímto polem a před polem FCS. Nyní bylo možné pochopit, kdo měl delší již na druhé úrovni systému OSI. Život se stal lepším. Život se stal zábavnějším.

Bylo však zapotřebí ukazatele na typ protokolu vrstvy 3 a IEEE přineslo světu následující inovaci – dvě pole po 1 bajtu – Source Service Access Point ( SSAP) a Přístupový bod k cílové službě ( DSAP). Cíl je stejný - identifikovat vyšší protokol, ale jaká je implementace! Nyní, díky přítomnosti dvou polí v rámci jedné relace, může být paket přenášen mezi různými protokoly nebo může být stejný protokol nazýván odlišně na dvou koncích stejné relace. A? Jaké to je? Kde je vaše Skolkovo?

Poznámka: V reálném životě je to málo použitelné a hodnoty SSAP/DSAP se obvykle shodují. Například SAP pro IP je 6, pro STP - 42 (úplný seznam hodnot - standardy.ieee.org/develop/regauth/llc/public.html)

Aniž by si dali přestávku, IEEE si vyhradila 1 bit v SSAP a DSAP. V SSAP zadáním paketu příkazu nebo odpovědi, v DSAP zadáním skupinové nebo individuální adresy (viz obr. 6). Tyto věci nebyly v ethernetových sítích rozšířeny, ale počet bitů v polích SAP byl snížen na 7, což zbylo pouze 128 možných čísel pro vyšší protokol. Připomeňme si tuto skutečnost, vrátíme se k ní později.

Už tak bylo obtížné zastavit naši snahu o vytvoření nejlepšího formátu rámce na světě a ve formátu rámce IEEE se objevuje 1 bajtové pole. Řízení. Zodpovědný, ne moc, ne málo, za připojení bez připojení nebo připojení orientované na připojení!

Po vydechnutí a prozkoumání jejich duchovního dítěte se IEEE rozhodlo dát si pauzu.

Komentář: Dotyčná 3 pole jsou DSAP, SNAP a Control a jsou hlavičkou LLC.

3) "Surový" 802.3

Rýže. 3

Tento „substandard“ přinesl světu Novell. Byla divoká 80. léta, každý přežil, jak mohl, a Novell nebyl výjimkou. Po získání standardní specifikace 802.3/802.2 během vývojového procesu a pohybem zápěstí, vyhozením hlavičky LLC, získal Novell docela dobrý formát rámce (se schopností měřit délku na druhé úrovni!), ale s jedna významná nevýhoda - absence možnosti specifikovat vyšší protokol. Ale jak jste možná uhodli, kluci, kteří tam pracovali, nebyli hloupí a zdravým rozumem přišli s řešením – „přeměňme naše nedostatky ve vlastní výhody“ a omezili tento formát rámce výhradně na protokol IPX. , kterou sami podpořili. A nápad to byl dobrý a plán byl strategicky správný, ale jak historie ukázala, nevyšel.

4) 802.3 s hlavičkou SNAP.

Jak šel čas. Výbor IEEE si uvědomil, že čísla protokolů a peníze docházejí. Vděční uživatelé bombardovali redakci dopisy, kde byla 3bajtová hlavička LLC postavena na roveň tak skvělým inovacím lidstva, jako je vybavení psa 5. nohou nebo rukávem, který lze použít k optimalizaci ženské anatomie. Už nebylo možné čekat, nastal čas, abychom se znovu přihlásili světu.

Rýže. 4

A aby pomohla těm, kteří trpí nedostatkem čísel protokolů (celkem jich může být 128 – zmínili jsme se), IEEE zavádí nový standard Ethernet SNAP frame (obr. 4). Hlavní novinkou je přidání 5bajtového pole Subnetwork Access Protocol (SNAP), které se zase skládá ze dvou částí - 3bajtového pole Organizačně jedinečný identifikátor (OUI) a 2bajtového ID protokolu (PID) - Obr. . 5.

Rýže. 5

OUI nebo kód dodavatele – umožňuje identifikovat proprietární protokoly uvedením dodavatele. Pokud například zachytíte paket PVST+ pomocí WireShark, uvidíte v poli OUI kód 0x00000c, což je identifikátor Cisco Systems (obr. 6).

Rýže. 6

Komentář: Narazit na paket zapouzdřený ve formátu rámce 802.3 SNAP je docela snadné i nyní - to jsou všechny protokoly rodiny STP, protokoly CDP, VTP, DTP.

Pole PID je v podstatě stejné pole EtherType z DIX Ethernet II - 2 bajty označující protokol vyšší úrovně. Protože dříve se k tomu používala pole DSAP a SSAP v hlavičce LLC, aby bylo indikováno, že typ vyššího protokolu by se měl prohlížet v poli SNAP, pole DSAP a SSAP mají pevnou hodnotu 0xAA (viz také Obr. 6)

Komentář: Při použití formátu rámce LLC/SNAP pro přenos IP paketů se IP MTU sníží z 1500 na 1497, respektive 1492 bajtů.

Pokud jde o nadpisy ve formátu rámců, je to v podstatě vše. Rád bych upozornil ještě na jeden bod ve formátu rámu – velikost užitečného zatížení. Kde se vzal tento rozsah - od 46 do 1500 bajtů?

Velikost užitečného zatížení L3.

Pravděpodobně každý, kdo vůbec četl první kurikulum CCNA, ví, kde se vzala spodní hranice. Toto omezení je důsledkem omezení velikosti rámce na 64 bajtů (64 bajtů - 14 bajtů hlavička L2 - 4 bajty FCS = 46 bajtů) uloženého metodou CSMA/CD - je nutný čas potřebný k přenosu 64 bajtů síťovým rozhraním a dostatečné k určení kolize v prostředí Ethernet.
Komentář: V moderních sítích, kde je vyloučen výskyt kolizí, již toto omezení není aktuální, požadavek však zůstává. Toto není jediný „dodatek“, který z té doby zůstal, ale o nich budeme mluvit v jiném článku.

Ale kde se vzalo těchto notoricky známých 1500 bajtů, je složitější otázka. Našel jsem následující vysvětlení – pro zavedení horního limitu velikosti rámu bylo několik předpokladů:

Zpoždění přenosu – čím větší rámec, tím déle přenos trvá. U raných sítí, kde doména Collision nebyla omezena na port a všechny stanice musely čekat na dokončení přenosu, to byl vážný problém.
Čím větší rámec, tím větší pravděpodobnost, že dojde k poškození rámce při přenosu, což povede k nutnosti opakovaného přenosu a všechna zařízení v kolizní doméně budou nucena znovu čekat.
Omezení způsobená pamětí používanou pro vyrovnávací paměti rozhraní – v té době (1979) nárůst vyrovnávacích pamětí výrazně zvýšil cenu rozhraní.
Omezení zavedené polem Length/Type je, že standard stanoví, že všechny hodnoty nad 1536 (od 05-DD do 05-FF.) označují EtherType, takže délka musí být menší než 05-DC. (Opravdu mám podezření, že je to spíše důsledek než předpoklad, ale vypadá to jako informace od vývojářů standardu 802.3)

Celkově byla ve standardu 802.3 velikost rámce omezena na 1518 bajtů v horní části a užitečné zatížení na 1500 bajtů (proto výchozí velikost MTU pro rozhraní Ethernet).

Komentář: Rámce menší než 64 bajtů se nazývají Runty, rámce větší než 1518 bajtů se nazývají Giants. Počet takových rámců přijatých na rozhraní můžete zobrazit pomocí příkazů show interface gigabitEthernet module/number a show interface gigabitEthernet module/number counters errors. Navíc před IOS 12.1(19) čítače zahrnovaly oba rámce s nesprávným a správným CRS (ačkoli druhý nebyl vždy vypuštěn - v závislosti na platformě a podmínkách). Ale počínaje 12.1.(19) se v těchto čítačích zobrazují pouze ty runty a obří snímky, které mají nesprávný CRS, snímky menší než 64 bajtů, ale se správným CRS (důvod výskytu obvykle souvisí s detekcí 802.1Q nebo zdroj rámců, a nikoli problémy na fyzické úrovni) z této verze přejděte do počítadla Undersize, zda budou zahozeny nebo přeposlány dále, závisí na platformě.

Vývoj velikostí ethernetových hlaviček.

S rozvojem technologií a specifikací řady IEEE 802 doznala změn i velikost rámu. Základní další změny velikosti rámu (nikoli MTU!):

802.3AC - zvyšuje maximální velikost rámce na 1522 - je přidán Q-tag - nesoucí informace o 802.1Q (VLAN tag) a 802.1p (bity pod COS)
802.1AD - zvyšuje maximální velikost snímku na 1526, podpora QinQ
802.1AH (MIM) – Provider Bridge Backbone Mac v Macu + 30 bajtů k velikosti rámce
MPLS – zvětší velikost rámce o zásobník štítků 1518 + n*4, kde n je počet štítků v zásobníku.
802.1AE – Mac Security, pole Security Tag a Message Authentication Code jsou přidána do standardních polí + 68 bajtů k velikosti rámce.

Všechny tyto větší rámy jsou seskupeny pod jedním názvem - Baby-Giant rámy. Nevyřčený horní limit velikosti pro Baby-Giant je 1600 bajtů. Moderní síťová rozhraní budou tyto rámce přeposílat, často beze změny hodnoty HW MTU.

Podívejme se speciálně na specifikace 802.3AS – zvyšuje maximální velikost rámce na 2000 (ale zachovává velikost MTU na 1500 bajtech!). Nárůst je v názvu a traileru. Původně bylo navýšení plánováno o 128 bajtů - pro nativní podporu standardem 802.3 výše uvedených rozšíření, ale nakonec se dohodli na 2 tisících, zřejmě, aby se nemontovali dvakrát (nebo jak se říká v IEEE - tento rámec velikost bude podporovat požadavky na zapouzdření v dohledné budoucnosti). Norma byla schválena v roce 2006, ale jinde než na IEEE prezentacích jsem ji neviděl. Pokud má někdo co sem (a nejen zde) dodat - vítám vás v komentářích. Obecně platí, že trend navyšování velikosti rámu při zachování PAYLOAD velikosti vyvolává v mé hlavě nejasné pochybnosti o správnosti zvoleného směru pohybu.

Komentář: Trochu stranou od výše uvedeného se usadil rámec FCoE - velikost rámce je až 2500 bajtů, často se těmto rámcům říká mini-jumbo. Chcete-li je podporovat, musíte povolit podporu jumbo-frame.

A posledním „bastardem“ Ethernetu je Jumbo Frame (ačkoli pokud přeložíte Jumbo, pak Hodor vypadá spíše jako odkaz na Game of Thrones). Tento popis zahrnuje všechny rámce větší než standardní velikost 1518 bajtů, s výjimkou těch, které byly diskutovány výše. Jumbo balíčky nejsou nijak zohledněny ve specifikacích 802.3, a proto jejich implementace zůstává na každém jednotlivém dodavateli. Rámce Jumbo však existují tak dlouho, jako existuje Ethernet. To je definováno takto:

Využijte poměr užitečného zatížení k záhlaví. Čím vyšší je tento poměr, tím efektivněji můžeme využívat komunikační linky. Mezera zde samozřejmě nebude stejná jako ve srovnání s použitím paketů 64 bajtů a 1518 bajtů pro TCP relace. Můžete ale vyhrát svých 3–8 procent v závislosti na typu návštěvnosti.
Výrazně menší počet hlaviček generuje menší zatížení Forwading Engine, stejně jako servisních motorů. Například snímková frekvence pro 10G link načtený s 1500 bajtovými snímky je 812 744 snímků za sekundu a stejný link načtený s Jumbo snímky o velikosti 9 000 bajtů generuje snímkovou frekvenci pouze 138 587 snímků za sekundu. Obrázek 7 ukazuje graf ze zprávy Alteon Networks (odkaz bude ve spodní části článku) využití CPU a gigabitového spojení v závislosti na typu použité velikosti rámce.
Zvyšte propustnost TCP při změně velikosti MTU -

Standard technologie Ethernet, popsaný v 802.3, popisuje formát rámce jedné vrstvy MAC. Vzhledem k tomu, že rámec vrstvy MAC musí obsahovat rámec vrstvy LLC popsaný v dokumentu 802.2, podle standardů IEEE lze v síti Ethernet použít pouze jednu verzi rámce vrstvy spoje, tvořenou kombinací hlaviček podvrstvy MAC a LLC.

V praxi však ethernetové sítě používají 4 typy hlaviček na vrstvě datového spojení. To je způsobeno dlouhou historií vývoje technologie Ethernet před přijetím standardů IEEE 802, kdy podvrstva LLC nebyla oddělena od obecného protokolu, a proto nebyla použita hlavička LLC.

Konsorcium tří firem, Digital, Intel a Xerox, předložilo svou proprietární verzi standardu Ethernet výboru 802.3 v roce 1980, ale výbor 802.3 přijal standard, který se v některých detailech lišil od návrhu DIX. Rozdíly se týkaly také formátu rámců, což dalo vzniknout existenci dvou různých typů rámců v síti Ethernet.

Další formát rámců se objevil jako výsledek snah Novellu urychlit svůj protokolový zásobník v ethernetových sítích.

Konečně, čtvrtý formát snímků byl výsledkem snah komise 802.2 přivést předchozí formáty snímků na nějaký společný standard.

Dnes téměř všechny síťové adaptéry, ovladače síťových adaptérů, mosty/přepínače a směrovače dokážou pracovat se všemi v praxi používanými formáty rámců technologie Ethernet a rozpoznávání typu rámce se provádí automaticky.

Níže je uveden popis všech čtyř modifikací záhlaví ethernetových rámců (rámec zde znamená celou sadu polí, která se vztahují k vrstvě datového spojení, tedy pole vrstev MAC a LLC):

Rám 802.3/LLC (rámec 802.3/802.2 nebo rám Novell 802.2)

Nezpracovaný snímek 802.3 (nebo snímek Novell 802.3)

Rámec Ethernet DIX (nebo rámec Ethernet II)

Ethernetový SNAP rámec

Formáty těchto čtyř typů ethernetových rámců jsou znázorněny na obrázku 6.2.

Obr.6. 2. Formáty rámců Ethernet.

Rýže. 14.3. Formáty rámců Ethernet.

Rám 802.3/llc

Záhlaví rámce 802.3/LLC je výsledkem kombinace polí záhlaví rámce definovaných ve standardech IEEE802.3 a 802.2.

Standard 802.3 definuje osm polí záhlaví:

Pole preambule ( Preambule ) skládá se z sedm bajtů hodinových dat. Každý bajt obsahuje stejnou sekvenci bitů - 10101010 . U kódování Manchester je tato kombinace ve fyzickém prostředí reprezentována periodickým vlnovým signálem o frekvenci 5 MHz.

Startovací rámový omezovač (Start- z- rám- oddělovač, SFD) sestává z jednoho bajtu se sadou bitů 10101011 . Vzhled tohoto bitového vzoru je známkou toho, že další bajt je prvním bytem záhlaví rámce.

Adresa schůzky (Cílová adresa, DA) - 6 bajtů. První bit vysokého bajtu cílová adresa je podepsat ach to je individuální nebo skupinová adresa. Li 0 , pak je adresa individuální ( unicast ), a pokud 1 , to je adresa skupiny ( multicast ). Skupinová adresa sítě může být určena pro všechny síťové uzly nebo určitou skupinu síťových uzlů. Pokud adresa sestává ze všech jednotek, to znamená, že má hexadecimální zastoupení 0* FFFFFFFFFFFF, pak je to určeno všechny uzly se nazývá síť adresa vysílání ( přenos ) . V ostatních případech je adresa skupiny spojena pouze s těmi uzly, které jsou nakonfigurovány (například ručně) jako členové skupiny, jejichž číslo je uvedeno v adrese skupiny. Druhý bit vysokého bajtu určuje adresy způsob přidělení adresy - centralizovaný nebo lokální. Pokud je tento bit roven 0 (což se téměř vždy děje ve standardním ethernetovém vybavení). centrálně přidělená adresa, s pomocí výboru IEEE. Výbor IEEE distribuuje tzv organizačně jedinečné identifikátory (OrganizačněUnikátníIdentifikátor, OUI) . Tento identifikátor je umístěn v 3 nejvýznamnější bajty adresy ( například identifikátor 000081 identifikuje společnost Bay Networks ) .Za jedinečnost spodních 3 bajtů adresy odpovídá výrobce zařízení.Dvacet čtyři bitů, přidělené výrobci pro adresování rozhraní jeho produktů, umožňují uvolnění 16 milionů rozhraní pod jedním ID organizace. Jedinečnost centrálně distribuovaných adres platí pro všechny hlavní lokální síťové technologie – Ethernet, TokenRing, FDDI atd.

Pozornost: Ve standardech IEEE Ethernet je nejméně významný bit bajtu zobrazen na pozici pole zcela vlevo a nejvýznamnější bit je zobrazen na pozici zcela vpravo. Jedná se o nestandardní způsob zobrazení pořadí bitů v byte podle pořadí, v jakém jsou bity přenášeny na komunikační lince ethernetovým vysílačem.

zdrojová adresa ( Zdroj Adresa , S.A. ) - 6bajtové pole obsahující adresu stanice - odesílatele rámce. První bit má vždy hodnotu 0.

Délka (délka, L ) . Dvojitý bajt pole délky definuje délku datového pole v rámci.

Rámec 802.3 je rámcem podvrstvy MAC v souladu se standardem 802.2 PROTI jeho datové pole vložené do rámce podvrstvy LLCs odstraněnými příznaky začátku a konce snímku

DSAP adresa pro přístup ke službě příjemce ( Destinace Servis Přístup Směřovat ) -1 bajt.

SSAP adresa přístup služby odesílatel (Přístupový bod ke zdrojové službě) - 1 bajt.

Řízení kontrolní pole – 1 bajt v režimu LLC1 a 2 bajty v režimu LLC2.

9. Datové pole ( Data ) může obsahovat od 0 do 1500 bajtů. Pokud je však délka pole menší než 46 bajtů, použije se pole výplně (Vycpávka) k vyplnění rámce na minimální povolenou hodnotu 46 bajtů. Protože rámec LLC má délku záhlaví 3 (v režimu LLC1) nebo 4 bajty (v režimu LLC2), je maximální velikost datového pole snížena na 1497 (1796) bajtů.

10. Pole kontrolního součtu ( rám Šek Sekvence , FCS ) - 4 bajty obsahující hodnotu, která je vypočtena pomocí specifického algoritmu CRC-32.