Tutoriál (5. díl): Počítačové sítě – Ethernetové sítě a kabely (CCNA1)

Tutoriál (5. díl): Počítačové sítě – Ethernetové sítě a kabely (CCNA1)

Způsob jakým fungují ethernetové sítě je založen na soupeření o médium, ke kterému sdílejí stejnou šířku pásma linky. Rozšířenost těchto sítí je způsobena jednoduchou implementací nových technologií jako Fast Ethernet nebo Gigabit Ethernet. Využívá specifikací jak linkové, tak fyzické vrstvy.

Předchozí díly: Štítek CCNA1

V ethernetových sítích se využívá technologie „vícenásobného přístupu k přenosovému médiu s nasloucháním nosné a detekcí kolizních stavů“ (zkráceně CSMA/CD) při kterém klienti navzájem rovnoměrně sdílejí šířku celého pásma, přičemž žádní dva klienti nemohou vysílat současně.

Řešení kolií a principu této technologie je vyobrazeno na obrázku níže. Pokud je tedy klient připraven vysílat, tak zjistí zda je médium volné pro vysílání, pokud ne tak vyčká na uvolnění a pokud ano zahájí přenos. Přitom ale stále naslouchá a pokud zjistí další souběžné vysílání, tak dojde k přerušení vysílaní a je klientem, který jako první zjistil přítomnost dalšího signálu, vyslán šumový signál po náhodnou dobu, který všem v uzlu řekne ať zastaví vysílání.
Po skončení náhodné doby mají opět všichni klienti stejnou prioritu pro vysílání.

Diagram znázorňují princip CSMA/CD [zdroj: 10gea.org]

Pokud ke kolizím stále dochází, tak na vině může být třeba zahlcení sítě při použití mnoha rozbočovačů. V tomto případě by bylo vhodné navrhnout výměnu některých z nich, alespoň kořenových za přepínače nebo i směrovače.

Poloviční a plný duplex

Polovičním duplexem se nazývá patch kabel, ve kterém se pro přenos signálu používá pouze jeden pár vodičů pro oba směry přenosu (standard 802.3). Zde je proto nutné ošetřit případné kolize právě pomocí CSMA/CD. Podle společnosti Cisco je poloviční duplex efektivní jen na 30-40% šířky pásma (typu 10BaseT) kdy máme k dispozici pouze 3-4Mbit/s.
Ethernet v plném duplexu tak pochopitelně využívá dvou párů vodič čímž vzniká mezi oběma stranami dvoubodové připojení pro příjem i vysílaní. Tím již dosahujeme plné rychlosti, nemohou zde vznikat kolize a díky plné efektivitě máme u 10Mbit sítě dostaneme 20Mbit (10 + 10 Mbit/s), které jsou tzv. agregované a které „bychom měli“ dostat.
Plného duplexu v ethernetu dosáhneme pouze u spojení přepínač/klient, přepínač/přepínač nebo klient/klient (překříženým kabelem).

Co si pamatovat?

  • ke kolizím dochází pouze v polovičním duplexu (v plném ne díky dvěma párům vodičů)
  • pro každé plně duplexní je třeba vyhrazený port přepínače
  • host i přepínač musí umět full duplex

Linková vrstva a Ethernet

Zodpovědnost ethernetu na L2:
  • HW adresace (MAC)
  • tvorba rámců z paketů od L3
  • příprava na vyslání rámců do lokální sítě soupeřením o médium s ostatními hosty

Ethernetové adresování

Využítí MAC adresy je z předchozích řádků zřejmé. Kde se ta MAC adresa bere a z čeho se skládá? Tato MAC adresa je do každé síťové karty vypálena již z výroby a skládá se ze 48 bitů (=6 bajtů) zapisovaná hexadecimálně.
Popis složení MAC adresy [zdroj: Wikipedia.org]

Ethernetové rámce

L2 zodpovídá za spojování bitů do bajtů a bajtů do rámců (sloužících k zapouzdření paketů). Rámce se skládají z několika různě velkých (počtem bitů) částí (viz obrázek).

Složení rámců dle Ethernetu a IEEE 8023 [zdroj: seti.h1.ru]

Fyzická vrstva a Ethernet

Tato část se týká zejména různých standardů podle IEEE 802.3. Ty původní se pohybovaly na rychlosti 10Mbit/s a jsou to tyto :
  • 10Base2 – (RychlostZákladníPásmoDélka) délka až 185m, až 30 hostů na segment 
  • 10Base5 – až 500m, až 1024 hostů/segment
  • 10BaseT – 1 host na segment nebo kabel
Rozšířené verze IEEE 802.3:
  • 100BaseTX (IEEE 802.3u) – 100Mbit/s, UTP kabel třídy 5~7, 1 host na kabel/segment, až 100m
  • 100BaseFX (IEEE 802.3u) – až 412, optika, dvoubodové spojení
  • 1000BaseCX (IEEE 802.3z) – 1Gb/s, „twinax“ (koaxiál), až 25m
  • 1000BaseT (IEEE 802.3ab) – UTP tř. 5 (4 páry), až 100m
  • 1000BaseSX (802.3z) – optika využívající laser, až 220m (při 62,5mikronu) ne až 550m (50mikronu)
  • 1000BaseLX (802.3z) – optika využívající laser, délka 3~10km (9 mikronu)

Kabely pro ethernetovou síť

Máme tři typy kabelů:
  • přímý
  • překřížený
  • otočený

Přímý kabel

Slouží k propojení:
  • hostitele se switchem nebo hubem
  • routeru se switchem nebo hubem

Překřížený kabel

Slouží k propojení:
  • switche se switchem
  • hubu s hubem
  • hubu s přepínačem
  • routeru s hostem

Otočený kabel

Ten jediný neslouží přímo k propojování zařízení mezi sebou, ale k propojení hosta se sériovým COM rozhraním routeru.
Tak tímto jsem zakončili tato dvě témata. Příště nás čeká již jen zapouzdření dat a třívrstvý hierarchický Cisco model a jsme na konci první kapitoly.
  • Pokud se ti článek líbil, tak sdílení potěší 😉

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

12 + = 22