Ethernet prezentacija

Napredne komunikacione tehnologije

Optički komunikacioni sistemi

ETHERNET

Optički komunikacioni sistemi – Gigabit Ethernet 2/101

Centar za telekomunikacije – Napredne komunikacione tehnologije

SADRŽAJ

Istorijat Etherneta Osnovni principi Etherneta Arhitektura Ethernet mreže Gigabit Ethernet standard 10 Gigabit Ethernet standard


Istorijat Etherneta



ISTORIJAT ETHERNETA

1972 – “Xerox” Palo Alto Research Center Robert Metcalf – "3Com" Nekoliko desetina “Xerox Alto” radnih stanica na zajednički

kabl dužine oko 1 km protoka 2,94 Mb/s Principski zasnovan na paketskoj mreži “Aloha” razvijenoj

na Univerzitetu Havaji

1980 – Prvi Ethernet standard DEC-Intel-Xerox objavljuju DIX Ethernet standard protoka

10Mb/s, poznatiji pod imenom “Ethernet Blue Book”



IEEE 802.3 Ethernet standard

1983 - IEEE 802.3: “Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Access Method and Physical Layer Specifications”

Half dupleks veze

Prvobitni standard predviđa upotrebu isključivo koaksijalnih kablova (10 Base5 Thick, 10 Base2 Thin)

Kasnije dopune i novi Ethernet standardi uvode u upotrebu bakarne parice (UTP, STP) i optička vlakna



ISTORIJAT ETHERNETA

1995 – IEEE 802.3u: Fast Ethernet 100 Mb/s Ethernet standard Novost: duplex Ethernet veze - “switched”

Ethernet, proširivost na veće razdaljine

1996 – Formiranje “Gigabit Ethernet Alliance” 11 kompanija osniva GEA sa ciljem da aktivno

učestvuje u razvoju gigabitskog standarda Ubrzo nakon osnivanja okuplja preko 100

kompanija



ISTORIJAT ETHERNETA

1998 – IEEE 802.3z: Gigabit Ethernet Ethernet standard protoka 1 Gb/s Proširenje Etherneta na “kilometarske” razdaljine

2002 – IEEE 802.3ae: 10 Gigabit Ethernet Ethernet standard protoka 10 Gb/s Isključivo duplex Ethernet veze (eliminisanje CSMA/CD

protokola) Isključivo po optičkim vlaknima Prodor Etherneta iz LAN mreža u Metro (MAN) okruženje


Osnovni principi Etherneta



OSNOVNI PRINCIPI ETHERNETA

Ethernet Skup pravila (protokola) kojim se definiše (standardizuje)

način prenosa podataka između računarskih sistema u okviru LAN mreže koju čine veći broj stanica (računara) priključenih na zajednički prenosni medijum

Ethernet standard definiše Strukturu Ethernet rama (Ethernet frame) sa

standardizovanim značenjima pojedinih bita

Skup pravila za fer pristup deljenom prenosnom kanalu

Fizički medijum za prenos signala



ETHERNET RAM

Podaci se preko Ethernet mreže prenose u formi Ethernet ramova

Veličina rama (bez preambule + SOF bajta): 64-1518 bajta (1522 bajta - IEEE 802.1 Q/p VLAN)



ETHERNET RAM

• Sinhronizaciona sekvenca

• Niz naizmeničnih nula i jedinica

• Poslednji bajt: “10101011” - SOF

• “Zaključava” DPLL petlju prijemnika

• 6-bajtne MAC ili “hardverske” adrese

• 248 ili 56 000/stanovniku Zemlje

• Prva 3 bajta dodeljena proizvođaču (OUI)

• 3 moda prijemne adrese: Unicast, Multicast i Broadcast

• Dva tumačenja:• DIX standard: SAP (Service Access Point) višeg nivoa• IEEE 802.3: dužina korisničkog polja

• IEEE 802.3: LLC identifikuje protokol višeg nivoa

• U istoj mreži moguće koristiti opremu po oba standarda

• 46-1500 bajta korisničkih informacija

• < 46 bajta dopuna “nula” karakterima

• Nakon procesiranja Ethernet rama, sadržaj ovog polja šalje se odgovarajućem protokolu višeg nivoa

• Polje namenjeno otkrivanju grešaka u prenosu

• Koristi CRC-32 algoritam za detekciju grešaka



FORMIRANJE ETHERNET RAMA

K o risnicki po daci

149238

LLCO rg.C o de

T ype

3 5


149238

Viši nivoi protokola(npr. IP)

LLC protokol

Ethernet MAC protokol

A dresapredajnika

A dresaprijem nika

T ip/D užina

6 6 2

LLCO rg.C o de

T ype

3 5


149238

P ream bulaSOF

A dresapredajnika

A dresaprijem nika

T ip /D už ina

7 1 6 6 2

FC S

4

K o risnicki po dac i

149238

LLCO rg.

C o deT ype

3 5

Ethernetfizički nivo



IEEE 802.3 Ethernet CSMA/CD Međusobna komunikacija radnih stanica

posredstvom zajedničkog prenosnog medijuma

Dok jedna od stanica šalje podatke, ostale nemaju tu mogućnost – half dupleks

Fer raspodelu resursa rešava CSMA/CD protokol

Osnovne funkcionalnosti CSMA/CD protokola su u delu mrežne kartice – TRANSIVERU



TRANSIVER

Transiver (Transciever – Primopredajnik): Integrisan kao deo mrežne kartice ili eksterno lociran

Vrši četiri osnovne funkcije: Slanje i prijem signala podataka sa prenosnog medijuma

Osluškivanje nosioca i detekcija sudara na kablu

Izolacija elektronike mrežne kartice od prenosnog medijuma

Zaštita mreže od kvara na transiveru ili mrežnoj kartici



CSMA/CD

Priprema za slanje podataka: Transiver osluškuje kabl ispitujući postojanje nosioca Nosioc (Carrier): protok struje (18-20 mA) kroz kabl Transiver ne detektuje nosioca slanje podataka



CSMA/CD

Slanje podataka: Predajni transiver šalje podatke bit po bit na mrežni kabl Emitovani biti ne stižu trenutno niti istovremeno do ostalih

radnih stanica priključenih na mrežu



Sudar (Collision)

Ako dve (ili više) stanice približno istovremeno započnu slanje podataka

Transiver stanice koja vrši predaju podataka istovremeno prati (“osluškuje”) zbivanja na kablu



Sudar (Collision)

Ako detektuje sudar (protok struje > 24 mA), zaustavlja slanje i umeće 4-bajtnu “jam” sekvencu

“jam” sekvencu će ostali prijemnici smatrati CRC poljem, zbog čega će ram biti odbačen



Ispravan rad CSMA/CD protokola

RTT ROUND TRIP TIME – vreme potrebno signalu da sa jednog kraja CSMA/CD mreže otputuje do drugog kraja i nazad

Sve stanice moraju saznati da je došlo do sudara Trajanje emitovanja rama minimalne dužina mora biti

duže od RTT intervala

Ethernet ram minimalne dužine 64 bajta

Ethernet slot period vreme slanja 64 bajta (za 10 Mb/s iznosi 51.2 s)



BACK-OFF ALGORITAM U slučaju sudara podataka na kablu

Sve stanice zaustavljaju emitovanje nakon slanja “jam” sekvence

Prelazi se na Retransmission Back-Off Algorithm

Maksimalan broj pokušaja retransmisije Kmax = 16 slotova nakon čega se ram odbacuje

Pre emitovanja svakog rama - IFG period (Interframe Gap) Vreme slanja 12 bajta (u slučaju 10Mb/s to je 9.6 s)



PRIJEM PODATAKA

Sve radne stanice sem predajne vrše prijem Ethernet rama

Slučajevi kada se primljeni ram odbacuje ram < 64 bajta, ram > 1518 (1522 - IEEE 802.1 Q/p VLAN) bajta ram ne sadrži ceo broj bajta



PRIJEM PODATAKA

CRC provera FCS polja

Svaki prijemnik ispituje da li se adresa destinacije poklapa sa njegovom fizičkom (MAC) adresom ako je taj uslov zadovoljen podaci se prosleđuju

na odgovarajući SAP (Service Access Point) ka višem nivou



DIJAGRAM STANJA CSMA/CDStanica

spremnaza slanje

Osluškivanje

kanala

Novi pokušaj

Kanal je zauzet

Back-OffAlgoritam

Kanal jeslobodan

Pošalji"Jam"Detektovana kolizija

Slanjeuspešno

Kolizija nije detektovana

Zapocnislanje



STRUKTURA ETHERNET PROTOKOLA

LLC

Formiranje Ethernet rama

Kontrola prenosa podataka

Tradicionalni("Blue Book")

Ethernet

IEEE 802.3CSMA/CD LAN

Nivo vodapodataka

Fizicki nivo

LogicalLink

Control

MediumAccess Control

MAC



ETHERNET – FIZIČKI NIVO

Definiše: Tip prenosnog medijuma Interfejs mrežne kartice prema kablu, način prenosa

podataka, električne oblike signala Linijski kod (NRZ, RZ, Manchester...) Metode vremenske sinhronizacije Generisanje i provera FCS polja

Pruža servis prenosa podataka MAC podnivou



MEDIUM ACCESS CONTROL - MAC

Ostvaruje funkcionalnost drugog OSI nivoa

Vrši dve osnovne funkcije: Kontrola pristupa zajedničkom mediju – CSMA/CD protokol Formiranje Ethernet rama: MAC PDU (Protocol Data Unit)

MAC PDU = MAC PCI + MAC SDU

Preambula

SOF

Adresapredajnika

Adresaprijemnika

Tip/Dužina

Korisnicki podaci FCS

7 1 6 6 2 150046 4

MAC PCI MAC SDU



LOGICAL LINK CONTROL - LLC

Preambula

SOF

Adresapredajnika

Adresaprijemnika

Tip/Dužina

7 1 6 6 2

FCS

4

Korisnicki podaci

149238

LLCOrg.Code

Type

SNAP

3 5

DSAP

SSAP

CTRL

Po IEEE 802.3 standardu iznad MAC podnivoa Zasnovan je na HDLC protokolu Zaglavlje (LLC PCI) podeljeno u dve celine:

Zaglavlje LLC protokola – 3 bajta SNAP (SubNetwork Access Protocol) zaglavlje – 5 bajta



LLC ZAGLAVLJE

Treći bajt LLC zaglavlja pruža podršku različitim modovima upotrebe LLC protokola: Mod 1 (connectionless)

Mod 2 (connection-oriented)

Mod 3 (connectionless acknowledged)

SNAP zaglavlje koristi se u slučaju da LLC protokol prenosi IP pakete


Arhitektura Ethernet mreže



SEGMENT KABLA ETHERNET MREŽE

Jedan kabl zajedno sa svim priključenim stanicama

Formira se povezivanjem mrežnih kartica radnih stanica na zajednički prenosni kabl Standardizovana konfiguracija

Koaksijalni segmenti mogu sadržati veliki broj priključenih stanica i moraju biti “terminirani”

Optički i UTP segmenti podržavaju samo dve kartice na krajevima kabla



SEGMENT KABLA ETHERNET MREŽE

Tip SegmentaMaks. dužina (m)

Maks. broj stanica

10-Base 2 185 30

10-Base FL 2000 2

10-Base 5 500 100

10-Base T 100 2



PROŠIRENJE ETHERNETA NA FIZIČKOM NIVOU

Segment kabla ograničen prostorno i brojem radnih stanica

Proširenje mreže ripiterima (dva Ethernet segmenata) habovima (više Ethernet segmenata)



RIPITER/HAB Ripiteri/habovi rade na fizičkom nivou

po prijemu rama na jednom svom portu ripiter/hab ga jednostavno prosleđuje na sve ostale portove



KOLIZIONI DOMEN

Skup segmenata kabla koji čine CSMA/CD mrežu u kojoj dolazi do sudara podataka ukoliko dve ili više stanica započnu istovremeno emitovanje

Skup segmenata kabla povezanih ripiterima/habovima

Prostire se prvog mrežnog uređaja drugog OSI nivoa

Ripiteri/habovi povezuju segmente različitih prenosnih medija ali obavezno istih protoka



Osnovne funkcije RIPITER/HAB

Resinhronizacija i regeneracija signala

Obnavljanje ˝skraćene preambule˝

Obnavljanje IFG intervala

Detekcija i obnavljanje ostataka sudara



PROŠIRENJE ETHERNETA NA NIVOU VODA PODATAKA

Kolizioni domen je prostorno ograničen vreme emitovanja minimalnog Ethernet rama (64 B)

mora biti veće od RTT intervala

Za 10 Mb/s Ethernet Vreme emitovanja min. rama (64B = 512b) = 51.2 s Put koji signal pređe u koaks. kablu (v=0.7c) = 10700 m Dijametar mreže = 5350 m

Hab unosi kašnjenje koje smanjuje dijametar mreže



BRIDŽ/SVIČ Mrežni uređaji drugog OSI nivoa koji povezuju

dva kolizionih domena - bridž više kolizionih domena - svič

Prepoznaju strukturu Ethernet rama (MAC PDU)

Fizicki nivo Fizicki nivo

Nivo voda podataka

Tabela prosledjivanja Tabela prosledjivanjaTabela

filtriranja

LAN



BRIDŽ/SVIČ Svaki port zaseban kolizioni domen

Višestruka istovremena i nezavisna komunikacija između kolizionih domena



TABELE PROSLEĐIVANJA

Bridž/svič su “samokonfigurišući”

Tabele se formiraju za svaki port

Za svaki port sadrže MAC adrese Ethernet interfejsa koji pripadaju datom kolizionom domenu

Svaka nova MAC adresa unosi se u tabelu



BRIDŽ/SVIČ – PRINCIP RADA

Po prijemu Ethernet rama na neki od portova, vrši se provera MAC adrese nakon čega su tri opcije moguće:

Bridž/svič ne poseduje adresu odredišta u tabelama prosleđivanja flooding

Adresa destinacije dodeljena istom portu sa kojeg je primljena ram se odbacuje

Adresa destinacije dodeljena portu sa kojeg nije primljen posmatrani ram ram se prosleđuje na očitani port



RIPITER/HAB vs. BRIDŽ/SVIČ

Bridž/svič prosleđuje primljeni ram u izlazni bafer na odgovarajućem interfejsu da ravnopravno sa ostalim stanicama konkuriše za prenos rama

Ripiter/hab ne memoriše već samo prosleđuje ramove na sve preostale interfejse – flooding


Gigabit Ethernet



GIGABIT ETHERNET

Definisan IEEE 802.3z i 802.3ab standardima

“Backbone" rešenje velikih LAN mreža koje traže: Veće digitalne protoke Izuzetnu pouzdanost Jednostavnost Nisku cenu



PREDNOSTI GIGABIT ETHERNET-a

Efikasna upotreba postojeće sveprisutne Ethernet infrastrukture isti format i veličinu rama kao prethodni

Ethernet standardi

Iskustva u projektovanju hardvera i softvera

Veliki broj edukovanog osoblja



GE – PROTOKOL STEK VIŠI NIVOI PROTOKOLA

LLC - LOGICAL LINK CONTROL

MAC - MEDIA ACCESS CONTROL

RECONCILIATION SUBLAYER

PCS - Physical Coding Sublayer

PMA - Physical Medium Attachment

PMD - Physical Medium Dependent

Physical Medium1 Gb/s

GMII - Gigabit MediaIndependent Interface

MDI - MediaDependent Interface

PHYSICAL LAYER

DATA LINK LAYER



GE – FIZIČKI MEDIJUM

1000 Base X standardi (802.3z) bazirani su na fizičkom nivou Fibre Channel protokola

Fibre Channel povezivanja različitih uređaja optička infrastruktura veliki protoci i veća rastojanja



GE – FIZIČKI MEDIJUMStandard

(1000 Base)Dokument Medij Modalni P.O.

(Mhz * km)Domet

(m)Karakteristike

SX IEEE 802.3z

MM (62.5)MM (62.5)MM (50)MM (50)

160200400500

220275500500

najjeftinija optička verzija; za kratka rastojanja: horizontalno kabliranje, kraći kičmeni segmenti 850 nm laser + MM vlaknima

LX IEEE 802.3z

MM (62.5)MM (50)MM (50)SM (9)

500400500N/A

5505505505000

za veća rastojanja; MM vlakno: za ˝kičmeni˝ kabl veće zgrade; SM vlakno: za ˝kičme˝ korporacijskih i kampus mreža dometa do 5 km; 1310 nm laser + MM/SM vlakno

CX IEEE 802.3z

STP - 25 kratkodometna verzija; koristi 150 Ω balansiran STP kabl; dometa do 25m za ˝rekove˝ sa komutacionom opremom (switching closets), za povezivanje radnih stanica u okviru jedne prostorije; lako se instališe i jeftin je

T IEEE 802.3ab

UTP cat5 - 100 iskorištava veliku osnovu insta- liranog UTP kabla, omogućava jednostavan i jeftin upgrade mreže na 1G, za jeftino tzv. horizontalno ˝kabliranje˝: povezivanje uređaja na jednom spratu zgrade



Prenosni modovi GE MAC

Dupleks mod Dodeljeni odvojeni predajni i prijemni kanali između tačno

dva Ethernet interfejsa protoka 1 Gb/s svaki (bez CSMA/CD) Pause protokol

Half-Dupleks (CSMA/CD) mod Koristi CSMA/CD protokol za pristup deljenom mediju Dve neophodne izmene CSMA/CD protokola:

Produženje nosioca (Carrier Extension) Postupak emitovanja niza uzastopnih ramova (Packet

Bursting)



PRODUŽENJE NOSIOCA

10 Mb/s Ethernet: min.ram (64 B) max. raspon kolizionog domena sa 4 haba je ~ 2500 m

GE: 100*10 Mb/s = 1 Gb/s 2500 m/100 = 25 m

Produženje nosioca: Za MAC PDU veličine između 64 i 512 bajta dopuna

˝bajtima proširenja˝ do 512 bajta veličine

raspon kolizionog domena ~ 200 m

˝bajti proširenja˝ se na prijemu prepoznaju i odbacuju



PRODUŽENJE NOSIOCA

“Bajti produženja” slede FCS polje rama FCS se računa bez bajta proširenja Dug niz malih paketa smanjuje se efektivan protok

mreže rešenje je Packet Bursting

P ream bulaSOF

A dresapredajnika

A dresaprijem nika

T ip/D užina

K o risnicki po daci FC S

7 1 6 6 2 150046 4

m in 64 bajta

P ro duženje no s io ca

m in 512 bajta



PACKET BURSTING

Povećanje efektivnog protoka u slučaju emitovanja niza malih paketa (< 512 B)

Prvi ram emituje se sa bajtima proširenja nakon čega sledi niz ramova razdvojenih IFG periodom do ukupne veličine svih emitovanih ramova 1500 bajta

U dupleks modu ne primenjuje se ni postupak produženja nosioca niti packet bursting postupak


10 Gigabit Ethernet



10 GIGABIT ETHERNET

Digitalni protok 10 Gb/s

Ethernet kao MAN tehnologija: Prilagođenje na postojeću SONET/SDH infrastrukturu

Koristi IEEE 802.3 MAC protokol Isti format i veličina MAC PDU Kompatibilnost sa ranijim standardima

Samo dupleks veze (eliminacija CSMA/CD)

Podržava prenos samo po optičkim vlaknima



10 GE STANDARD – OZNAKE

Više varijanti fizičkog nivoa koje se razlikuju u pojedinim podnivoima (PCS, PMD, PMA) optički PMD podnivo: tri vrste emisione opreme (LD) sa

oznakom S (850 nm), L (1310 nm) i E (1550 nm)

podrazumeva se serijski PMD (biti se na medijum prenose serijski), ali postoji mogućnost korišćenja i WWDM-a

Kodovanje PCS podnivoa: oznaka X (8B/10B), R (64B/66B) i W (SONET/SDH enkapsulacija – 64B/66B kod)

Između MAC i fizičkog nivoa uvek je 10 Gb/s



STANDARDI FIZIČKOG NIVOAUređaj 8B/10B

PCS64B/66B PCS

WIS 850 nm Serijski

1310 nm WWDM

1310 nm Serijski

1550 nm Serijski

10GBASE-SR

10GBASE-SW

10GBASE-LX4

10GBASE-LR

10GBASE-LW

10GBASE-ER

10GBASE-EW



10 GE PROTOKOL STEK

XGMII

MDI

VIŠI NIVOI PROTOKOLA

LLC - LOGICAL LINK CONTROL

MAC CONTROL (Opcioni)

MAC - MEDIA ACCESS CONTROL

RECONCILIATION SUBLAYER

64B/66B PCS

PMA

PMD

Medium10 Gb/s

PHYSICAL LAYER

DATA LINK LAYER

8B/10B PCS

PMA

PMD

Medium10 Gb/s

64B/66B PCS

WIS

PMA

PMD

Medium10 Gb/s

10GBASE-R 10GBASE-W 10GBASE-X



10 GEPMD Laser Vlakno Domet Primena

S – Short Direktno modulisani, nehlađeni, 850 nm VCSEL laser

MMF50/125 500 MHz*km

65 m Horizontalno kabliranje; vlakno vrlo jeftino i lako za proizvodnju

L – Long Nehlađeni 1310 nm DFB laser

SMF G.652 1-10 km Kičma korporacijske ili kampus mreže

E – Extra Hlađeni 1550 nm DFB laser

SMF G.653 40 + km MAN mreže

L WWDM 1 4 nehlađena 1310 nm DFB lasera

MMF62.5/125160 MHz*km

300 m Horizontalno i vertikalno kabliranje; Veoma rasprostranjeno vlakno

L WWDM 2 4 nehlađena 1310 nm DFB lasera

SMF G.652 10 km Korporacijske mreže, DWDM MAN mreže



PRIMENA 10 GE

Ethernet: dominantna LAN tehnologija 95 % ( 300 miliona) instaliranih mrežnih LAN portova

Fast i GE proširili domet Etherneta od kancelarijske do korporacijske (kampus) mreže raspona do 5 km

10 GE prelazi granice LAN mreže i predviđa masovnu upotrebu u formiranju MAN mreža

GE se polako pomera ka pristupnom delu LAN-a dok u njeno jezgro (backbone) dolazi 10 GE



PRIMENA 10 GE U LAN MREŽAMA Nije se očekivalo značajnije prisustvo 10 GE

zbog nedavne tranzicije na GE

Prenos slika visokog kvaliteta (CAD/CAM, medicinske potrebe)

Prenos video signala; HDTV format (35-40 Mb/s), MPEG 2 (6-10 Mb/s) za potrebe videokonferencija, učenja na daljinu, VoD...



PRIMENA 10 GE U LAN MREŽAMA

Brz pristup internetu, masovna upotreba VPN, SAN

Udaljeni pristup aplikacijama, bazama podataka, bibliotekama...



PRIMENA 10 GE U MAN MREŽAMA

10 GE namenjen proboju Etherneta na MAN tržište

Mnogi MAN provajderi startovali GE mrežom

10 GE donosi 10 Gb/s protok i rasponom Etherneta na preko 40 km

Za 10 GE preko MAN infrastrukture zainteresovane: Korporacijske mreže Storage Area Networks ili SAN mreže Inter-POP i Intra-POP veze Internet Service Provider tj. ISP

mreže

Ethernet prezentacija

Text of Ethernet prezentacija

stres prezentacija

Herbalife prezentacija

Prezentacija 5

Mine - Prezentacija

Uvsq prezentacija

Igor Prezentacija

Prezentacija 3

Irina Prezentacija

FPS Prezentacija

seemp prezentacija

Prezentacija Makedonija

Prezentacija copy

Carisolv PREZENTACIJA

VLAN prezentacija

Sume_ Prezentacija

Termopili- Prezentacija

Kopaonik prezentacija

Prezentacija engleska

Prezentacija - Konektori.pptx

Bliss Honey prezentacija - poljoprivreda.adriamediagroup.compoljoprivreda.adriamediagroup.com/.../2020/05/bliss-prezentacija-1.pdf · Bliss Honey prezentacija Author: Dragan Krnjaic

Limundo prezentacija

Omegas Prezentacija

zanimanja prezentacija

LTE prezentacija

Prezentacija o

Prezentacija slovenije

Iop prezentacija

Stampa Prezentacija

Acx prezentacija

Prezentacija Marketing.pptx

Documents

Ethernet prezentacija

Text of Ethernet prezentacija