(T) Warstwa druga modelu OSI**

Wstęp do warstwy drugiej modelu OSI

Wstęp do warstwy drugiej modelu OSI

  • Najpopularniejszym protokołem warstwy Łącza Danych jest stworzony przez firmę DIX Standard 802.3 zwany Ethernetem II. Wykorzystuje on mechanizm testowania zajętości wspólnego nośnika danych CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / with Collision Detection) w celu przeciwdziałaniu powstającym w sieci kolizją. Mechanizm ten nasłuchuje czy medium transmisji jest wolne a następnie rozpoczyna transmisje danych. Ze względu na skończoną prędkość rozchodzenia się sygnału w przewodzie i czas transmisji mogło dojść do sytuacji, w której dwa hosty nadały komunikat w tym samym czasie, przez co doszło do kolizji. W takiej sytuacji obydwie stacje odczekają pewien interwał czasowy po czym wznowią transmisje. W przypadku wystąpienia kolejnej kolizji interwał oczekiwania zostanie wydłużony podwójnie, do próby szesnastej, kiedy to wiadomość zostanie porzucona.
  • Ethernet w swojej pierwszej formie obsługiwał prędkość transmisji danych na poziomie 10 Mb/s, co z czasem okazało się to niewystarczające, zmuszając inżynierów do stworzenia nowej wersji 100 mega-bitowego Ethernet-u zwanego szybkim Ethernet-em (Fast Ethernet). Niestety rosnąca prędkość negatywnie odbiła się na wydajności protokołu wielodostęp-owego CSMA/CD, co z czasem doprowadziło do popularyzacji przełączników sieciowych (Switches). Nowe urządzenia zlikwidowały domeny kolizji zastępując je domenami rozgłoszeni-owymi. Zmieniły również sposób przesyłu danych, w którym host mógł jedynie odbierać albo nadawać transmisje w tym samym czasie (Half Duplex) na rozwiązanie, w którym urządzenia jednocześnie prowadzą nasłuch jak i transmisje danych (Full Duplex). Innym powszechnie używanym standardem warstwy Łącza Danych jest bezprzewodowa sieć lokalna WLAN (Wireless LAN) znana pod nazwą „bezprzewodowego Ethernetu” lub Wi-Fi z oznaczeniem 802.11. Dzięki „pokrewieństwu” z swoim kablowym odpowiednikiem, Wi-Fi odziedziczyła większość mechanizmów Ethernetu.
Nazwa standardu Opis standardu
802.3 Podstawowa wersja Ethernetu 10 Mb/s.
802.3u Wersja Ethernetu z zwiększoną przepustowością do 100 Mb/s, zwana Fast Ethernet.
802.3z Wersja Ethernetu z zwiększoną przepustowością do 1000 Mb/s, zwana Gigabit Ethernet.
802.3ae Wersja Ethernetu z zwiększoną przepustowością do 10 000 Mb/s, zwana Ten-Gigabit Ethernet.
802.3ba Wersja Ethernetu z zwiększoną przepustowością do 10 000 Mb/s bądź 100 000 Mb/s , zwana One hundred-Gigabit Ethernet.
802.11e Adaptacja jakości serwisu QoS w standardzie 802.11.

Standardy Ethernet-u

Ramka Ethernet

Standardowa ramka Ethernet-owa

Standardowa ramka Ethernet-owa
  • Preambuła (Preamble) – Ciąg bitów tworzący łatwo rozpoznawalny wzorzec naprzemiennych zer i jedynek o długości 7 bajtów. Pomaga wykryć zbliżające się do interfejsu ramki oraz określić przerwy czasowe w nadawaniu sygnału.
  • Start Frame Delimiter (SFD) – Rozpoczyna ramkę Ethernet-ową oddzielając ją od preambuły następującym ciągiem bitów 10101011.
  • Docelowy oraz źródłowy adres MAC (Destination, Source) – Zawiera docelowy DST oraz źródłowy SRC 48-bitowy adres MAC nazywany adresem „Łącza Danych”, „adresem sprzętowym” bądź „fizycznym”.
  • Typ (Type) – Określa dane stanowiące użyteczną część pakietu, identyfikując np. protokół IP wartością 0x0800 czy protokół ARP wartością 0x0806. Pierwotnym zastosowaniem tego pola było zdefiniowanie maksymalnego rozmiaru ramki, co wprowadzić może pewną dwuznaczność w rozumieniu jej wartości. Na szczęście dopuszczalna maksymalna wielkość ramki zgodnie ze standardem 802.3 wynosi 1518 bajtów dzięki temu wiemy, że wartość większa od tej liczby nie oznacza długości ramki a jej typ.
  • Frame Check Sequence (FCS) – Trzydziestodwubitowa suma kontrola, zapisana w postaci cyklicznego kodu nadmiaru CRC (Cyclic Redundancy Check). Zapewnia integralność danych podczas transmisji, dzięki czemu utrata bądź zmiana pojedynczego bitu prowadzi do zmiany wartości kodu CRC wyliczonego przez odbiorcę, oznaczając daną ramkę jako wadliwą, i nie przydatną do dalszej retransmisji, funkcja ta nazywa się Error Detection (Należy przy tym pamiętać, że nie jest to funkcja Error Recovery, która potrafi poinformować nadawcę o potrzebie retransmisji danej ramki).
  • LLC (Logical Link Control) – Umożliwia wymianę danych pomiędzy warstwami wyższymi a niższymi.

Ramka 802.1Q

Porównanie standardowej ramki Ethernet-owej do ramki 802.1Q
  • TPID (Tag Protocol Identifier) – 16-Bitowa wartość 0x8100 określająca ramkę 802.1Q.
  • PCP (Priority Code Point) – 3-Bitowe pole wykorzystywane przez funkcję QoS.
  • DEI (Drop Elgible Indicator) / CFI (Canonical Format Indicator) – 1-Bitowe pole określające czy ramka może pozostać porzucona, w przypadku rywalizacji z innymi ramkami o dostępne łącze.
  • VLAN ID (VLAN Identifier) – 12-Bitowe pole sieci wirtualnych VLAN.

Adres MAC (Media Access Control)

  • Adres MAC jest przeważnie nazywany:
    • Adresem fizycznym (Physical Address).
    • Adresem przypisanym (Burned-in Address).
  • Adres MAC składa się z 48 bitów podzielonych na dwie części:
    • OUI (Organizationally unique identifier) (24 bity) – Część adresu przypisana do producenta karty sieciowej.
    • Druga 24bitowa część adresu MAC stanowi unikalny identyfikator urządzenia danego producenta.

Pozostałe tematy związane z modelem OSI/ISO, TCP/IP

Podstawy sieci komputerowych

Warstwy modelu OSI

PDFPRINT

Robert T Kucharski

Cisco Network Engineer in GPW.

Dodaj komentarz