Стандарты канального уровня

На 2 (канальном уровне) модель взаимосвязи открытых систем определяет формат кадров и метод доступа к среде. Любая информация, подлежащая передаче по сети, разбивается на ограниченные по длине кадры. Размер кадра ограничен сверху и снизу В технологии используется 4 формата кадра, имеющие сходную структуру.

- Ethernet II;

- Ethernet 802.3;

- Ethernet 802.2;

- Ethernet SNAP.

Форматы этих кадров несколько различаются, но существуют поля, общие для всех форматов кадра. Рассмотрим эти поля (см. таблицу 4).

Поля кадра Ethernet определены следующим образом:

- Поле преамбулы (7 байт) Предназначены для синхронизации приемной и передающей станции. Преамбула представляет собой семи байтовую последовательность единиц и нулей (101010101010…).

- Признак начала кадра SDF (Start Frame Delimiter). Имеет размер один байт и продолжает последовательность единиц и нулей, но заканчивается двумя единицами (10101011).

- Адрес получателя DA (Destination Address) - 6 байт. Представляет собой физический адрес сетевого адаптера получателя (MAC – адрес сетевого адаптера, которому предназначено сообщение). 3 старших байта являются идентификатором фирмы-производителя и назначаются специальным комитетом централизованно. 3 младших байта – собственно номер сетевой карты данного производителя. Первый бит первого байта адреса получателя имеет специальное назначение. Если он равен нулю, то адрес представляет собой уникальный адрес, а если 1 – широковещательный. Широковещательный адрес предназначен для получения всеми станциями локальной сети. Обычно в широковещательном адресе все оставшиеся биты тоже устанавливаются равными единице, т.е. адрес широковещательного сообщения имеет вид – FF FF FF FF FF FF. Если в качестве адреса получателя задан адрес определенной станции сети (адрес сетевого адаптера), то первый бит первого байта адреса получателя всегда устанавливается в 0. Широковещательный адрес используется в специальных целях протоколами более высокого уровня.

- Адрес отправителя. Указывается уникальный номер сетевого адаптера станции, пославшей сообщение в сеть. Первый бит адреса отправителя должен быть всегда равен 0.

- Контрольная сумма. Перед посылкой данных отправитель рассчитывает контрольную сумму всех полей кадра (за исключением полей преамбулы, признака начала кадра и самой контрольной суммы) и помещает полученное значение в четырех байтовое поле контрольной суммы FCS (Frame Check Sequence), располагающееся в конце кадра. Станция назначения при получении кадра осуществляет аналогичный расчет и, если его результат не совпадает со значением контрольной суммы, то кадр «забраковывается». Повторная передача кадра в случае его повреждения реализуется протоколами верхнего уровня.

Рассмотрим поля, специфичные для каждого типа кадров Ethernet.

Ethernet II. Помимо стандартных полей адресов получателя и отправителя кадр Ethernet II содержит двух байтовое поле типа (Type), идентифицирующее протокол сетевого уровня (см. таблицу), пакет которого переносится этим кадром. Все идентификаторы имеют значение старше 05BC (1500 в десятичной системе). Поле данных может иметь длину от 46 до 1500 байт.

Ethernet 802.3 Хотя название этого типа кадра соответствует обозначению принявшего стандарт сети Ethernet подкомитета (см. рис ) последний был создан фирмой Novell, и является базовым для сетевой ОС NetWare версии 3.11 и всех более ранних версий. Иногда он обозначается как Raw_802.3. В отличие от Ethernet_II в кадре Ethernet 802.3 поле типа (Type) заменено полем длины (Length). Поскольку в кадре Ethernet 802.3 отсутствует идентификатор протоколов сетевого уровня, он может быть использован только для одного из них, а именно для протокола IPX , разработанного фирмой Novell. Заголовок пакета IPX следует непосредственно за полем длины, поэтому первые два байта кадра Ethernet 802.3 всегда содержат значение FF. Поле данных может меняться от 0 до 1500 байт, но если длина поля меньше 46 байт, то используется следующее поле PAD, для того, чтобы дополнить кадр до минимально допустимой длины. Поле PAD состоит из такого количества байт заполнителей, чтобы обеспечить определенную минимальную длину кадра. Минимально заданная длина кадра обеспечивает корректную работу механизма обнаружения коллизий. Если длина поля данных достаточна, то поле PAD не появится в кадре (оно становится полем нулевой длины).

Ethernet 802.2. В результате стандартизации сетей Ethernet подкомитетом IEEE 802.3 появился кадр Ethernet 802.2. Иногда его также называют просто 802.3 или 802.3/802.2, для того, чтобы отличить от Raw_802.3. Кадр Ethernet 802.2 является базовым для операционных систем Novell NetWare версий 4.Х и 3.12. В кадре Ethernet 802.2 сразу за адресом отправителя следует поле длины, имеющее такое же назначение, как и поле длины кадра Ethernet 802.3. Кроме того, кадр Ethernet 802.2 содержит несколько полей, рекомендованных комитетом IEEE 802.2:

DSAP (Destination Service Access Point) – однобайтовое поле (один байт имеет зарезервированное значение), содержащее информацию о типе протокола сетевого уровня станции получателя. Для протокола IPX это поле содержит значение E0.

SSAP (Source Service Access Point) – однобайтовое поле, содержащее информацию о типе протокола сетевого уровня станции отправителя. Для протокола IPX это поле содержит значение E0.

Control – однобайтовое поле, предназначенное для распознавания передачи нумерованных (при разбиении длинных IP пакетов на более мелкие пакеты (сегменты) последним присваивается порядковые номера). Для протокола IPX это поле содержит значение 03 (обмен ненумерованными дейтаграммами) Поле данных может иметь длину от 43 до 1497 байт.

Ethernet SNAP. Кадр Ethernet 802.2 имеет следующие недостатки: он содержит нечетное число байтов служебной информации, что как отмечалось, не совсем удобно для работы большинства сетевых устройств; для идентификации протокола верхнего (сетевого) уровня отводится всего 7 бит, что позволяет поддерживать до 128 различных протоколов. Кадр Ethernet_SNAP (SubNetwork Access Protocol), являющийся модернизацией кадра Ethernet 802.2 содержит дополнительное пятибайтовое поле протокола верхнего уровня. Первые три байта этого поля обозначаются OUI (Organizational Unit Identifier) и определяют назначение последних двух байтов. Равенство нулю всех трех байтов означает, что в последних двух байтах находится идентификатор протокола верхнего уровня, идентичный полю типа (Type) кадра Ethernet _II. Для идентификации кадра Ethernet_SNAP в его полях DSAP и SSAP всегда содержатся значения AA, а в поле Сontrol – значение 03 (в шестнадцатеричной форме). Необходимо отметить, что если протокол IPX может использовать любой из рассмотренных четырех кадров, то этого нельзя сказать об остальных сетевых протоколах. Поле данных может иметь длину от 38 до 1492 байт.

В таблице 3. приведены сведения по совместимости кадров Ethernet c протоколами верхних уровней.

Таблица 3. Совместимость кадров Ethernet c протоколами верхних уровней

Таблица 4. Форматы кадров Ethernet