Retea DE Microcalculatoare Pentru Informatizarea Unei Societati Comerciale
CUPRINS
Cuprins 3
CAPITOLUL I: Memoriu tehnic
Necesitatea informatizării 4
Standarde existente 7
CAPITOLUL II: Standarde Ethernet
2.1 Încadrarea în model 11
2.1.1 Nivelul 1 din stiva de protocoale ISO/OSI 12
2.1.2 Nivelul 2 din stiva de protocoale ISO/OSI 14
2.2 Standardul 802.3 16
2.2.1 Nivelul fizic 16
2.2.2 Subnivelul MAC 17
2.2.3 Standardul Fast Ethernet 26
CAPITOLUL III: Echipamente hardware pentru
implementarea rețelei
3.1 Prezentare echipament 30
3.1.1 Hub 31
3.1.2 Switch 32
3.1.3 Router 35
3.1.4 PowerServer 37
3.1.5 Placa de retea 39
3.1.6 Cabluri si conectori 40
3.1.7 Schema bloc a rețelei de microcalculatoare 44
CAPITOLUL IV: Interfata Ethernet pentru standard
4.1 Controlerul Ethernet EDLC 46
4.2 Convertorul de cod Manchester 8020 67
CAPITOLUL V: Conectarea la PCI
5.1 Configurarea unei placi de retea 75
5.2 Configurarea unei retele wireless 78
CAPITOLUL VI. Sistem de transmitere serială a datelor între două
module 84
Listă cu prescurtări și abrevieri 91
Bibliografie 93
=== l ===
CUPRINS
Cuprins 3
CAPITOLUL I: Memoriu tehnic
Necesitatea informatizării 4
Standarde existente 7
CAPITOLUL II: Standarde Ethernet
2.1 Încadrarea în model 11
2.1.1 Nivelul 1 din stiva de protocoale ISO/OSI 12
2.1.2 Nivelul 2 din stiva de protocoale ISO/OSI 14
2.2 Standardul 802.3 16
2.2.1 Nivelul fizic 16
2.2.2 Subnivelul MAC 17
2.2.3 Standardul Fast Ethernet 26
CAPITOLUL III: Echipamente hardware pentru
implementarea rețelei
3.1 Prezentare echipament 30
3.1.1 Hub 31
3.1.2 Switch 32
3.1.3 Router 35
3.1.4 PowerServer 37
3.1.5 Placa de retea 39
3.1.6 Cabluri si conectori 40
3.1.7 Schema bloc a rețelei de microcalculatoare 44
CAPITOLUL IV: Interfata Ethernet pentru standard
4.1 Controlerul Ethernet EDLC 46
4.2 Convertorul de cod Manchester 8020 67
CAPITOLUL V: Conectarea la PCI
5.1 Configurarea unei placi de retea 75
5.2 Configurarea unei retele wireless 78
CAPITOLUL VI. Sistem de transmitere serială a datelor între două
module 84
Listă cu prescurtări și abrevieri 91
Bibliografie 93
Necesitatea informatizării
Rețelele locale (LAN – Local Area Network) constituie un mijloc eficient de comunicație între calculatoare personale (și alte echipamente precum imprimantele, serverele de fișiere etc.), fără a apela la un calculator puternic (mainframe) în calitate de concentrator /comutator. Componentele unei astfel de rețele sunt situate la distanțe relativ mici (de la câțiva metrii până la 5 km), amplasate într-o clădire sau un grup de clădiri învecinate.
Rețelele locale sunt proiectate să realizeze urmatoarele lucruri:
să opereze pe o aria geografică limitată la o clădire sau un grup de clădiri;
să permită unui număr de utilizatori să acceseze media cu lățime de bandă mare;
să furnizeze conectivitate permanentă la serviciile locale;
să conecteze echipamente de rețea adiacente;
Într-o institutie / firmã cu mai multe compartimente, rețeaua are un rol major. Instalarea unei rețele de calculatoare aduce mai multe avantaje întreprinderii:
Facilitează schimbul și corelarea informațiilor (între diverse departamente sau în cadrul aceluiași departament);
Pune toate resursele în comun;
Repartizează ierarhic toate datele;
Asigură securitatea informațiilor;
Asigură comunicarea între useri;
Posibilitatea de conectare wireless.
Rețelele de calculatoare asigură partajarea resurselor de calcul fizice și logice, astfel încât programele, echipamentele și mai ales datele să fie disponibile pentru orice utilizator conectat la rețea, indiferent de localizarea lui. Această facilitate este foarte importantă fiindcă permite, de exemplu, mai multor persoane aflate în puncte geografice diferite, să întocmească împreună un raport. O schimbare efectuată de un angajat într-un document poate fi vizibilă instantaneu si celorlalti angajati. Astfel, colaborarea dintre grupuri de oameni aflati la distanță devine foarte simplă. Practic, un utilizator cu orice localizare geografică (acoperitã de retea) poate utiliza datele ca și când ar fi locale.
La nivelul unui utilizator obișnuit nevoia de securitate se referă, în general, la protejarea datelor împotriva coruperii, furtului și atacurilor. Dar la nivelul unei firme, nevoia de securitate crește:
• Protejarea datelor confidențiale de accesul persoanelor neautorizate
• Recuperarea datelor în cazul unui dezastru
• Comunicări securizate cu alte filiale sau alte companii
• Protejarea serverelor de accesul neautorizat (compromitere)
• Protejarea împotriva interceptării traficului
Securitatea trebuie să existe pe mai multe nivele: cel de rețea, cel de acces exterior, cel de acces interior și cel de acces fizic.
Legat de accesul fizic: dacă există informații sensibile, acestea trebuiesc stocate pe servere dedicate care să fie ținute într-o locație sigură. Prin locație sigură înțelegem cameră de stocare cu acces limitat.
Pentru protecția și backup-ul datelor se recomandă folosirea unui sistem mirror la distanță, aflat într-un datacenter dedicat sau, dacă informațiile sunt prea sensibile, aflat într-o incintă separată(deoarece în cazul unui dezastru natural datele nu trebuie să se piardă). De asemenea, la o cantitate mare de date importante se poate crea un SAN (Storage Area Network) propriu.
Accesul angajaților la resursele informaționale cu nivelul de confidențialitate mediu sau mai mare trebuie să se facă pe bază de logare/autentificare. Acestă autentificare se face fie prin metoda clasică cu user și parolă, fie prin metode mai moderne cum ar fi amprentele
biometrice. Acest gen de securitate controlează posibilitațile de lucru ale utilizatorilor într-un director dat. Pentru a putea lucra într-un anumit director, un utilizator trebuie să fie declarat tutore al acelui director, concomitent cu acestă declarație i se acordă și anumite drepturi în directorul dat. Utilizatorul poate avea urmatoarele drepturi:
R- read – permite deschiderea și citirea fișierelor;
W – write – permite deschiderea și modificarea conținutului unui fișier;
C – create – permite crearea de noi fișiere și subdirectoare; pentru a scrie efectiv în aceste fișiere e nevoie și de dreptul de scriere;
E – erase – permite ștergerea de fișiere și subdirectoare;
F – file scan – permite listarea numelui fișierelor și subdirectoarelor din directorul respectiv;
M – modify – permite schimbarea numelui subdirectoarelor, fișierelor dar nu și a continutului acestora;
A – access control – permite schimbarea drepturilor asignate.
Metoda de autentificare este de preferat să fie una centralizată care permite controlul accesului unui utilizator spre fiecare resursă disponibilă. Folosind această metoda se obține un management și un audit mai bun al
operațiilor de verificare zilnice.
De multe ori “compromiterea” vine din interior. În mod voluntar sau involuntar un angajat poate compromite integritatea sistemelor.Din această cauză trebuie să punem accentul pe securitatea interna a companiei; acest nivel trebuie să fie cât mai transparent posibil pentru a facilita buna funcționare atât a relațiilor sociale cât și a celor informaționale din cadrul companiei.
Legat de securitatea la nivel de access extern. Serverele interne care nu au nevoie de access la internet să fie separate logic de restul serverelor; cele de content/mail să fie puse într-o structură de firewall DMZ. Dacă nu se poate crea o structură DMZ se recomandă a nu li se aloca ip-uri “publice” ci a folosi tehnologii de tip NAT/PAT pentru a controla mai bine accesul IN/OUT al informației spre/dinspre servere.
Canale securizate. O companie cu mai multe puncte de lucru trebuie să asigure o legătura între aceste puncte; pentru siguranță, legatura trebuie să fie și securizată.
Cel mai des întalnit mod de a interconecta mai multe locații pe un canal privat de date îl reprezintă retelele virtuale private(VPN). Dupa cum spune și numele, conceptul de distanță între angajați dispare (la nivel electronic cel putin). Angajații companiei se vor conecta de acasă, de pe drum sau de la birou la rețeaua companiei. Astfel vor avea acces la toate resursele la care într-un mod clasic ar fi avut doar de la punctul de lucru.
Cea mai des folosită metodă este aceea în care se folosește un server central pentru autentificare și “poartă de acces la rețea”, server care trebuie să aibă destulă lățime de bandă cât să suporte cel puțin 75% din angajații conectați la rețea simultan. În funcție de metoda de autentificare aleasă, de metoda de criptare a datelor și de metodele de compresie configurația hardware a serverului variază.
Creearea unui VPN se poate face folosind ca transportator o rețea publică (internet-ul). Drept urmare, datele circulă printr-un mediu public dar într-o forma criptată; datorită acestui fapt avem acel procent fie mic fie mai mare de nesiguranța legată de confidențialitatea datelor.
Pentru o siguranță sporită există anumite soluții care oferă o interconectare privată la un nivel mai jos (la nivel layer <3 pe OSI).
Standarde existente
Câteva din avantajele folosirii modelului OSI:
Descompune fenomenul de comunicare în rețea în părți mai mici și implicit mai simple.
Standardizează componentele unei rețele permițînd dezvoltarea independentă de un anumit producător.
Permite comunicarea între diferite tipuri de hardware și software.
Permite o înțelegere mai ușoară a fenomenelor de comunicație.
Modul de comunicare pe baza modelului OSI între elementele unei rețele de calculatoare și alte aparate "inteligente" poate fi înțeles dacă folosim ca exemplu numai 2 participanți la conversație. Pentru a profita de toate posibilitățile de comunicație, modelul OSI trebuie să fie implementat în întregime (cu toate cele 7 straturi) în ambele elemente participante. Rezultă următorea schiță:
Când Aplicația 1 vrea să "vorbească" cu Aplicația 2 folosește pentru aceasta unul dintre protocoalele pentru acest strat, de exemplu FTP. Protocoalele de pe fiecare strat prescriu până la ultimul amănunt cum anume se "vorbește", ce se spune și mai ales în ce ordine, astfel ca și celălalt participant să "înțeleagă" despre ce este vorba. În acest exemplu însă, Aplicația 1 nu are legătură directă/fizică cu Aplicația 2. O legătura fizică există, dar se află departe – la "fundul" stivei. Metoda Modelului OSI prevede ca ceea ce are de zis Aplicația 1 către Aplicația 2, să fie mai întâi predat printr-o interfață specială stratului de mai jos = Prezentare 1. Acest strat "vorbește" la rândul său cu stratul său omolog anume Prezentare 2, pentru care se folosește de protocolul necesar. Dar nici cele 2 starturi de Prezentare nu sunt legate direct între ele. Stratul Prezentare 1 predă atunci cele dorite în jos, stratului Sesiune 1 (iarăși printr-o interfață specializată). Această procedură se continuă în jos până se atinge Stratul fizic 1. Abia acesta posedă o legătură fizică cu participantul 2, de exemplu printr-un cablu. De aici informația se propagă la participantul 2 de jos în sus, printr-o serie de interfețe, până într-un bun sfârșit se atinge stratul Aplicație 2, cu care voia inițial Aplicația 1 să "vorbească".
Din punct de vedere al Aplicației 1, ea doar pare că duce o conversație directă cu Aplicația 2, conform prescripțiilor din protocolul FTP. În realitate ea "vorbește" doar cu stratul Prezentare 1, prin interfața respectivă. Avantajul acestei metode stratificate este că nici Aplicația 1, și nici programatorul care o scrie (!!!) nu trebuie să cunoască deloc sarcinile și soluțiile de la celelalte straturi, ci doar una sau 2 interfețe, în sus și în jos. În plus, ea nu trebuie modificată reactiv la orice schimbare de pe straturile inferioare. De exemplu, dacă se schimbă cablul de legătură (de la nivelul Stratului fizic), printr-un canal radio. Specific pentru canale radio poate fi rata mare de greșeli de transmisie, care desigur trebuiesc corectate automat, în funcție de să zicem condițiile atmosferice, caz care însă nu se întâmplă niciodată la cablul de cupru. Și cu toate astea, Aplicația 1 nu trebuie modificată.
Nivelul Fizic
Rol: transmiterea unui șir de biți pe un canal de comunicație. Se precizează modulații, codări, sincronizări la nivel de bit. Un standard de nivel fizic definește 4 tipuri de caracteristici:
Mecanice (forma și dimensiunile conectorilor, numărul de pini)
Electrice (modulația, debite binare, codări, lungimi maxime ale canalelor de comunicație)
Funcționale (funcția fiecărui pin)
Procedurale (succesiunea procedurilor pentru activarea unui serviciu)
Unitatea de date: bitul
Nivelul Legături de Date
Rol: furnizează un transport sigur, fiabil, al datelor de-a lungul unei legături fizice, realizând:
Controlul erorilor de comunicație
Controlul fluxului de date
Controlul legăturii
Sincronizarea la nivel de cadru
Unitatea de date: cadrul
Nivelul Rețea
Rol: determinarea căii optime pentru realizarea transferului de informație într-o rețea constituită din mai multe segmente, prin fragmentarea și reasamblarea informației
Unitatea de date: datagrama
Nivelul Transport
Rol: transferul fiabil al informației între două sisteme terminale (end points) ale unei comunicații. Furnizează controlul erorilor și controlul fluxului de date între două puncte terminale, asigurând succesiunea corectă a datelor.
Unitatea de date: segmentul
Nivelul Sesiune
Rol: furnizează controlul comunicației între aplicații. Stabilește, menține, gestionează și închide conexiuni (sesiuni) între aplicații.
Nivelul Prezentare
Rol: transformă datele în formate înțelese de fiecare aplicație și de calculatoarele respective, asigură compresia datelor și criptarea.
Nivelul Aplicație
Rol: realizează interfața cu utilizatorul și interfața cu aplicațiile, specifică interfața de lucru cu utilizatorul și gestionează comunicația între aplicații. Acest strat nu reprezintă o aplicație de sine stătătoare, ci doar interfața între aplicații și componentele sistemelui de calcul.
Unitatea de date: mesajul
Exemple de protocoale din stiva OSI
2.1 Încadrarea în model
Protocoalele pe care le folosim acum au apărut cu mult înaintea ideii de a le organiza într-o structură, care acum stim ca se numeste Protocol Stack (stiva de protocoale, stiva de nivele). Această împărțire a fost făcută inițial de ISO (International Organization for Standards) și numită OSI (Open System Interconnect). Și bineînțeles, că acum ne punem întrebarea de ce este nevoie de această împărțire.
Câteva din motive:
– modularizarea – astfel se împarte toată tematica în bucati mai mici, pe principiul divide and conquer(divide și cucerește), fiecare poate implementa ce protocoale vrea la ce nivel vrea, implementare care este transparentă pentru celelalte nivele. Astfel, într-un exemplu real, protocoalele superioare (să zicem HTTP la nivel 7, care folosește TCP la nivel 4, care folosește IP la nivel 3, care poate folosi Ethernet la nivel 2) nu au nevoie să știe pe ce mediu de comunicație vor trece pachetele. Este de ajuns ca nivelul 1 să aibă implementate corespunzător protocoalele de la nivel 1 (care de fapt sunt standarde electrice, electronice, etc) și totul va funcționa. Nivelul 1 va primi datele de la nivelul 2, și el va hotarâ dacă ele se vor trimite prin fibră optică, fire de cupru UTP sau wireless, în funcție de conexiunile din rețelele respective). Astfel cei care au proiectat HTTP, TCP, IP sau Ethernet nu trebuie, teoretic să stie nimic de electronică, biți, cabluri, etc. Astfel ajungem și la alt avantaj, ascunderea implmentării (ne interesează doar nivelul la care lucrăm, nu și ce fac celelalte nivele cu datele noastre, și în plus chiar dacă cineva modifică protocoalele de la un alt nivel, nu sunt afectate celelalte nivele).
– accelerarea invățării – este mult mai simplu să inveți câte o bucățică din întreg, pe nivele, decât să înveți deodată toate protocoalele clasice din networking și apoi să încerci să ințelegeti legăturile între ele și care protocol îl foloseste pe celalalt, etc.
– design mai rapid – datorită modularizării, datorită definii clare a informațiilor de intrare și de ieșire la fiecare nivel și, nu în ultimul rând, modului în care sunt ele transmise între nivele.
– standardizarea – în momentul în care scopurile fiecărui nivel sunt bine definite, la fel ca și informațiile care sunt schimbate între nivele, obținem practic un set de standarde care trebuiesc folosite de toți, și care fac ca oricine să poată adauga protocoale și îmbunătățiri celor curente, totul rămânând în continuare standard și general valabil.
– asigurarea unui limbaj comun pentru descrierea proceselor, etc – dacă lucrați în domeniu auziți des sintagme de genul "cred că este o problemă layer 2 pentru că", "i-am pus un firewall de layer 7 pentru că" etc. Până și tehnicile pentru rezolvarea problemelor sunt orientate pe aceste nivele, existând proceduri pentru rezolvarea lor începând de la nivelul 7 și terminând cu nivelul 1 sau invers.
2.1.1 Nivelul 1 din stiva de protocoale ISO/OSI
Acesta(este nivelul FIZIC) interacționează direct cu mediul de comunicație, avand scopul de a primi datele de transmis gata formatate de nivelele superioare și de a le transforma pentru a putea fi transmise în rețea (fie electric, fie prin firbă optică, fie wireless, în funcție de conectivitate).
La nivel fizic există mai puțin "protocoale" așa cum le stim de la nivelele superioare, pentru că la acest nivel totul este hardware. În schimb la acest nivel putem plasa:
– conectori, cabluri, unde electromagnetice sau laser, fibră optică, antene
– tot aici găsim Media Convertoarele (echipamente ce asigură o convertire între fibra optică si cablul de cupru UTP)
– echipamentele de bază pe care le întalnim aici sunt HUB-urile și REPETOARELE (hub-urile fiind practic repetoare cu mai mult de 2 porturi)
– codări ale biților pe diferite medii de comunicație (pentru comunicație prin curent electric pe cupru codarile de tensiune Manchester, etc, pentru comunicația wireless protocoalele 802.11a, b, g sau n, etc) Aceste codari permit reprezentarea informației într-un mod care să permită transmisia și interpretarea ei(de exemplu, pe cupru biții se codează prin variația tensiunii pe un conductor).
Forma de existență a informației la acest nivel este de biți (deci Protocol Data Unit al acestui nivel sunt Biții). Aceștia nu au nici o semnificație pentru nivelul Fizic, acesta fiind incapabil să deosebească în interiorul unui șir de biți existența adreselor ip sau mac, de exemplu, sau dealtfel orice altă informație. Din acest motiv HUB-urile sau REPETOARELE sunt considerate "dumb" equipments, pentru că nu pot analiza sau înțelege ceva din datele care trec prin ele, ele nefăcând decât să preia un semnal electric și să-l duplice pe toate porturile disponibile.
Deși, în mod teoretic, există o separație completă între nivele( în sensul că, de exemplu, protocolul TCP nu trebuie să stie -nu-l interesează- modul de lucru de la nivelul Fizic sau pe ce tip de mediu de comunicație datele vor fi transmise), în realitate, pentru optimizarea comunicației, merită amintit faptul că există parametri ai TCP-ului care se modifică în funcție de mediul de comunicație. Astfel, pe legături wireless, datorită pierderilor inerente acestui mediu nefiabil, algoritmul clasic de calcul al TCP pentru diverși parametri are de suferit, el nefiind proiectat pentru număr par de pachete pierdute, și astfel se "strică" statisticile pe care TCP le calculează constant. Pentru a nu se întampla acest lucru, se admite modificarea anumitor parametri TCP atunci când se folosesc rețelele wireless, acesta fiind doar unul din cazurile speciale în care nu se respectă independența nivelelor OSI.
Există totuși standarde și protocoale pe care le putem plasa la nivelul fizic (în general nu sunt neapărat standarde de rețea cât standarde electrice și electronice de comunicație general valabile și multe apărute cu mult înaintea rețelelor de calculatoare) printre care putem aminti:
RS232 – standardul de comunicație pe linii seriale (cel mai vechi și mai celebru: este folosit in multe cazuri, spre exemplu modemul de PC, moușii vechi seriali, porturile seriale care existau pe PC-urile mai vechi, imprimante vechi).
T1, E1 – standarde de comunicație prin linii seriale închiriate (de mare distanță în general), standarde venind, în general, mai mult din lumea telecom (companii de telefonie)
POTS – sistemul clasic de telefonie fixă (Plain Old Telephone System)
10BaseT – 100Base-TX – standarde de comunicație în rețele ethernet, la 10 respectiv 100 Mbps, pe cabluri cupru.
2.1.2 Nivelul 2 din stiva de protocoale ISO/OSI
Este foarte important prin faptul că face legătura între partea software a stivei ISO/OSI (nivelele 3-7) și partea harware (nivelul 1). De exemplu o interfață de rețea (NIC – Network Interface Card) este poziționată la acest nivel pentru că are o componentă software (driverele, partea de arbitrare a accesului la mediu în rețelele multiaccess ca Ethernet) și o componentă hardware (circuitul efectiv care codează/decodează semnalele, portul sau porturile de conectare, etc).
Scopul de bază al nivelului 2 este de a oferi nivelelor superioare servicii de:
– acces la mediul de comunicație și arbitrarea acestui acces (de exemplu în rețelele Token Ring mecanismele de la nivelul 2 dictează ordinea în care device-urile au voie să transmită, la fel cum în rețelele Ethernet, mecanismele de la nivelul 2 dictează cine când are voie să transmită și de asemenea ce se întamplă dacă 2 device-uri transmit în acelasi timp, etc)
– error detection (prin adăugarea unui trailer datelor, trailer ce conține un FCS pentru verificarea erorilor de transmisie)
– adresarea hardware – deși nivelul 3 prevede adresarea pachetelor folosind adrese (cum ar fi cele IP), în cadrul aceluiași segment de rețea, device-urile se bazează pe alte adrese, numite si adrese hardware, numite MAC-uri, de forma aa:bb:cc:dd:ee:ff (48 biți, scriși sub forma a 12 caractere hexazecimale). MAC-urile conțin în primii 3 octeți o codare a producătorului echipamentului respectiv, și în ultimii 3 octeți un număr de serie. MAC-urile, teoretic, nu se pot schimba (sau nu ar fi nevoie să fie schimbate), și nu sunt ierarhice, ca adresele IP (nu pot fi împarțite în clase, sau spațiul nu este ierarhic – ele pot fi privite ca numere aleatoare).
Este foarte important de menționat că nu toate protocoalele de la nivelul 2 folosesc această adresare. În rețelele Ethernet ea se folosește, motiv pentru care mereu sunt precizate la acest nivel MAC-urile. Sunt protocoale (cum ar fi PPP – Point to Point Protocol) de nivel 2, pe linii seriale punct-la-punct, care nu au nevoie de adrese (pentru că linia de comunicație are doar 2 capete-deci este clar când un pachet pleacă dintr-un capăt, unde va ajunge- și nu este nevoie de nici o altă adresă pentru identificarea destinației).
Forma de existență a datelor la acest nivel este de FRAME-uri.
Alte cuvinte cheie, echipamente sau protocoale pe care le putem adăuga la acest nivel:
trailer (în general trailerele, adică date de control adăugate la sfârșitul unui pachet de date, nu există la alte nivele decat la nivelul 2)
SWITCH-uri și BRIDGE-uri (Switch-urile sunt de fapt bridge-uri cu mai mult de 2 porturi – ele nu actionează "orbește" ca un hub, ci pot interpreta semnificația datelor care le traverseză, pot identifica headerele Ethernet și pe baza informațiilor de aici, în general a MAC-urilor, iau decizii de transmisie a pachetelor, optimizând printre altele consumul de bandă într-o rețea).
802.1q (protocol de realizare a VLAN-urilor), 802.3 (protocolul arhi-cunoscut Ethernet), Frame Relay, PPP, HDLC (toate 3 protocoale de linii seriale WAN), Token Ring, 802.11 a,b,g,n (aceste standarde wireless având și componente de nivel 1 și 2)
Nivelul Data Link este subîmpărțit, în general, în 2 subnivele:
1. LLC – Logical link layer (asigura legatura cu nivelul 3 si in general cu partea software aflata deasupra nivelului data link)
2. MAC – Media Access Control – partea de acces la mediu și arbitrare a accesului.
Datele, odata puse într-un frame de către nivelul 2 și după adaugarea informațiilor de control necesare (adrese MAC spre exemplu în cazul ethernet) sunt transmise nivelului 1 pentru transmisia efectivă.
2.2 Standardul 802.3
In anii ’70, trei dintre marile companii producatoare de echipamente de calcul(Digital Equipament Corporation, Intel Corporation si Xerox Corporation) au format un consorțiu , numit DIX, de la inițialele firmelor, pentru a dezvolta o rețea de tip LAN. Primele rezultate au apărut la începutul anilor ’80 , prin lansarea retelei Ethernet v.1.0. Câțiva ani mai târziu a apărut specificația versiunii Ethernet v.2.0, specificație a cărei aspecte teoretice stau la baza definirii conceptelor aferente unei rețele locale.
Bazat pe această specificație, organismul de standardizare IEEE a inițiat dezvoltarea unui standard, numit IEEE 802.3, adoptat apoi ca standard și de ISO, prin elaborarea ISO 8802.3.
Standardul IEEE 802.3, recunoscut și ISO 8802.3, cuprinde ca ierarhie un protocol pentru nivelul fizic și un protocol pentru subnivelul MAC, acceptând ca protocol al subnivelului LLC superior, standardul IEEE 802.2 .
Standardul 802.3 s-a bazat inițial, la nivel fizic, pe o arhitectură de tip magistrală cu cablu coaxial, și a evoluat către topologie de stea, bazat pe cablu UTP (categorie a cablului cu perechi de fire rasucite) și fibră optică. Vitezele de transmisie prevăzute de standard pentru diversele variante de medii sunt de 1Mbps, pentru varianta 1Base5, și 10Mbps, pentru versiunile 10Base5, 10Base2, 10Broad36, toate bazate pe cablu coaxial, pentru cablu cu perechi de fire rasucite UTP existând varianta 10Base T. Pentru fibra optică, standardul prevede tot viteza de 10Mbps, având versiuni precum FOIRL, 10BaseFP, 10BaseFB, 10BaseFL.
Rețelele care lucrează la viteze peste 10Mbps sunt considerate rețele de mare viteză, și sunt prezentate sub denumirea de LAN de mare viteză (HSLAN).
2.2.1 Nivelul fizic
Nivelul fizic indeplinește asupra datelor în principal funcția de codificare/decodificare a pachetelor (cadrelor) în flux de biți, utilizând codificarea Manchester. Protocolul la nivelul fizic se ocupă însă și de specificarea caracteristicilor electrice, mecanice, funcționale, ale elementelor care operează aici, precum transceiverul, repetorul, cablul, conectorul.
La modul general, pentru standardul 802.3, nivelul fizic posedă caracteristicile urmatoare:
viteză de transmisie de 10Mbps;
maxim 1024 de stații legate în rețea;
medii de transmisie diverse, precum cablul coaxial subțire (thin), cablul coaxial gros (thick), cablul cu perechi de fire răsucite (twisted pair), cablul coaxial CATV, cablul optic;
topologii diverse: magistrală, inel (vazut ca o succesiune de legături punct-la-punct) și stea;
distanța maximă între doua stații din rețea de 4km.
2.2.2 Subnivelul MAC
Funcțiile îndeplinite de subnivelul MAC al standardului 802.3 sunt cele enumerate în subcapitolul precedent. Formatul cadrului de date este ilustrat în figura de mai jos:
Octeti 7 1 6 6 2 0 – 1500 0 – 46 4
Cadrul de date MAC 802.3 are o lungime variabilă, cuprinsă între 64 și 1518 octeți.
Primul câmp al său este câmpul Preambul, format din 7 octeți, pe baza căruia are loc sincronizarea stației receptoare cu ceasul stației transmițătoare a respectivului cadru.
Câmpul SFD, delimitator de început de cadru, de un octet, conține biți codificați Manchester non-data (fără tranziție la mijloc de bit), pentru a nu se confunda cu octeți din câmpurile obișnuite de date.
Câmpurile de adrese ale stației sursă (câmpul SA) și ale destinației (câmpul DA) au o lungime de 6 octeți.
Câmpul Lungime indică lungimea câmpului următor de date (câmpul Info). De regulă, câmpul Info conține pachetul reprezentând unitatea de date a protocolului de nivel superior. Dacă lungimea acestui câmp de date nu depășește 46 de octeți, este necesară inserarea unui câmp suplimentar, numit PAD, care să contribuie prin octeții săi la asigurarea lungimii minime de 64 de octeți pentru un cadru MAC 802.3.
Câmpul FCS conține, precum cadrul Ethernet, valoarea sumei de control pe baza polinomului CRC, calculată pentru câmpurile de date precedente.
Nici aici nu există un câmp marcator (delimitator) al sfârșitului de cadru, rolul său este îndeplinit de pauza de transmisie, sau intervalul de timp între două cadre succesive și care are, prin standard stabilită, o valoare minimă de 9,6s.
Interfața 802.3
Controllerul de rețea sau interfața 802.3 are aceleași caracteristici precum interfața Ethernet. Deosebirea ar fi că placa de rețea poate conține nu numai interfața, ci și circuitele transceiverului. În acest caz, nu mai există în exterior cablul transceiver (numit prin standardul 802.3, cablu AUI ).
Transceiver
Transceiverul, așa cum este specificat de standardul 802.3, are aceleași funcții precum cele descrise pentru transceiverul Ethernet v.2.0. Ele sunt însă, incompatibile, datorită temporizării diferite (durate diferite ale semnalului de test și ale momentelor generării, față de terminarea transmiterii unui cadru) pentru semnalele de test ale coliziunii, semnal numit CPT/Heartbeat în terminologia Ethernet și numit SQET ,in cea a standardului 802.3. Din această cauză, nu se poate vorbi de o compatibilitate a interfețelor Ethernet si 802.3.
Transceiverul 802.3, numit de standard MAU, este compus, ca și cel Ethernet, din două părți diferite logic: partea independentă de cablu- PMA și cea dependentă de mediu- MDI .
Repetoare 802.3
Repetoarele, numite convertoare de protocol pentru nivelul fizic OSI, au ca sarcină principală amplificarea semnalului recepționat (amplificarea este într-un domeniu propriu mediului de transmisie), fără modificarea structurii sale, și transmiterea către segmentele următoare. Repetoarele 802.3 îndeplinesc însă, și funcții specifice (devenind mai complexe), cum ar fi:
retemporizarea semnalului, în sensul că asigură ca semnalul transmis mai departe să aibă același ceas ca și cel recepționat, deci nemodificat prin procesul amplificării;
regenerarea preambulului, în sensul că, dacă în procesul sincronizării s-au pierdut biți din acest câmp, la transmiterea mai departe a cadrului se asigură cei 56 biți de sincronizare;
retransmiterea necondiționată a semnalului de coliziune și refacerea sa, dacă numărul de biți al semnalului de coliziune recepționat a devenit mai mic de 96;
detectează pachetele prea lungi (eroare de lungime- jabber), în sensul că, dacă sesizează la transmisie o perioadă continuă mai mare de 5ms, întrerupe transmisia.
Standardele Ethernet pot fi aplicate în diverse medii fizice de transmisie, rezultând mai multe variante, cu transmisie în banda de baza (BB) (Tabel 2.2.1), sau cu modulare și demodulare, cum ar fi 10 Broad 36 la 10Mbps, pe segmente de rețea de maximum 3600 metri.
Tabel 2.2.1. Standarde Ethernet cu transmisie în bandă de bază
Observație: Limitarea impusă lungimii maxime a unui segment de rețea (porțiunea de cablu cuprinsă între două componente sau noduri adiacente) este determinată de fenomenul de atenuare specific mediului fizic de transmisie și încărcării capacitive produse de linie. În standardul 802.3, cablul coaxial utilizat are impedanța de 50 Ω.
Standardul 10Base2
Standardul specifică elementele importante referitoare la transceiverul și mediul de transmisie folosite, la o viteza de transmisie de 10Mbps (primul câmp al numelui standardului indică viteza de transmisie, iar cel de-al doilea câmp indică banda de bază).
Segmentul 10Base2 este constituit dintr-un cablu coaxial de impedanță 50, de tip RG58 (cablu subțire). Standardul specifică următoarele:
impedanța 502 ;
viteza minimă de propagare a semnalului electric în cablu de 0,65c;
atenuarea maximă per segment de 8,5dB la 10MHz;
lungimea maximă segment de 185m;
distanța minimă între două dispozitive transceiver de 0,5m;
număr maxim de stații legate la un segment de 30.
Standardul 10Base5
Specificațiile acestui standard se referă la caracteristicile unității de atașare la mediu (MAU – transceiverul), și ale mediului de transmisie, relative la o viteză de transmisie de 10MHz (primul câmp al numelui standardului), în banda de bază, și bazat pe segmente de cablu cu lungime de 500m (de 5 ori 100m, cum este indicat de ultimul câmp al numelui).
Transceiverul (unitatea de atașare la mediu) pentru standardul 10Base5 este foarte asemănător cu cel al standardului Ethernet v.2.0, îndeplinind aceleași funcții și având o structură electronică asemănătoare.
De asemenea, conectorul folosit pentru atașarea mecanică la mediu este identic cu cel folosit de Ethernet .
Mediul de transmisie este și el același- cablul coaxial gros, numit și cablul ‘galben’, cu impedanța de 502, tip RG213.
Regulile de configurare ale rețelei 10Base5 sunt aceleași ca ale rețelei Ethernet v.2.0.
Rețeaua 10Broad36 este o rețea în bandă largă (bandă largă- broadband – semnifică banda cu o lățime superioară benzii de frecvențe standard folosită țn telefonie, deci peste 4KHz; în accepțiunea actuală, rețelele cu transmisie în bandă largă sunt echivalentul rețelelor cu transmisie analogică).
Ea se bazează, la nivel fizic, pe cablul coaxial cu impedanța de 75, cablul folosit în transmisiile CATV. Aceste cabluri permit transmisii până la 450MHz și permit lungimi de segmente superioare, datorită semnalizării analogice, mai puțin sensibilă decât cea digitală. Un inconvenient al folosirii amplificatoarelor analogice pe segmentele rețelei, datorat faptului că acestea amplifică și transmit semnalele doar într-o direcție, este imposibilitatea ca pachetele să parcurgă rețeaua în ambele sensuri. Pentru aceasta, sistemele în bandă largă prevăd fie cablu dual, câte unul pentru recepție și emisie, fie folosesc benzi separate de frecvență pentru emisie și, respectiv, recepție.
Rețelele cu transmisie în bandă largă au o arhitectură de arbore, rădăcina sa fiind numită stație de capăt(headend), și având importanță majoră în rețea. Orice mesaj emis de către o stație către altă stație este transmis pe linia de transmisie către headend, care îl înaintează apoi pe linia de recepție către destinație.
Standardul 10Base5 cu fibră optică – FOIRL
Pentru îmbunătățirea performanțelor unei rețele 10Base5, în ceea ce privește distanța maximă posibilă între stații, o variantă ar fi utilizarea segmentului de interconectare bazat pe fibra optică. Prin creșterea vitezei de propagare a semnalului purtător de informație în mediu, este posibilă creșterea lungimii segmentului, fără a afecta parametrii critici ai unei rețele 802.3, distanța temporală între două cadre (inter-frame gap) și mai ales întârzierea în propagarea coliziunii (round trip collision delay). Standardul FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link), cum îi spune și numele, descrie caracteristicile mediului de transmisie și a unității de atașare la mediu (MAU), în condițiile folosirii ca segment de interconectare a fibrei optice. Unitatea de atașare la mediu, numită acum FOMAU (Fiber Optic MAU), este capabilă să transmită și să recepționeze semnale optice pe un segment de fibră optică cu o lungime maximă de 1000m, segment numit de standard FOIRL.
Mediul de transmisie îl constituie cablul de fibră optică, fiind folosită de obicei fibra optică 62,5/125, instalarea făcându-se conform normelor EIA/TIA 568.
Unitatea de atașare FOMAU este structurată la fel ca orice MAU 802.3, fiind compusă dintr-o interfață independentă de mediu- FOPMA și una dependentă de mediu- FOMDI. FOMDI este elementul din FOMAU ce conține elementele de emisie/recepție pentru fibra optică, dispozitivele optice lucrând pe frecvența de undă de 850nm, iar fibra optică și componentele pasive fiind conforme cu specificațiile standardului EIA/TIA 568.
Funcțiile principale ale unui FOMAU sunt cele cunoscute de la standardele anterioare, la care se adaugă cele specifice noului mediu:
transmiterea fluxului de biți de la repetorul 10Base5 către cablul de fibră optică;
receptarea fluxului de biți de la fibra optică și transmiterea sa către repetor;
determinarea și corecta înaintare a semnalului de coliziune;
determinarea erorii de jabber și întreruperea transmisiei;
detectarea nivelului critic de semnal pe fibră și întreruperea corespunzătoare a recepției.
Standardul 10BaseT
Standardul 10BaseT descrie caracteristicile unității de atașare la mediu și caracteristicile mediului de transmisie, legate de transmisia la 10MHz, în banda de bază și pe un segment de cablu cu perechi de fire răsucite (twisted pair, de unde și indicativul ‘T’ din al treilea câmp al numelui standardului). Conform acestui standard, singura modalitate de conectare a două stații este printr-o legătură punct-la-punct, de unde necesitatea utilizării repetoarelor multiport, pentru conectarea a mai mult de două stații, formându-se astfel o topologie stelară.
Unitatea de atașare la mediu (transceiverul 10BaseT) are posibilitatea de a gestiona semnale electrice de-a lungul unor cabluri cu perechi de fire răsucite (segmente ale rețelei) de lungime maximă de 100m. Aceste perechi de fire răsucite sunt conectate la unitatea MDI a transceiverului prin conectori jack de opt contacte, cu cheie centrală, de tip RJ45. Pe cele patru fire (două perechi de fire răsucite) ale cablului telefonic folosit sunt transmise semnalele în curent pentru transmisia și recepția datelor.
Principalele funcții ale unui transceiver 100BaseT sunt cele obișnuite unui transceiver 802.3, cu particularitățile proprii mediului de transmisie:
transmisia datelor primite de la interfața 802.3, date codificate Manchester, către mediu, respectiv către perechea de linii de transmisie date TD (Transmit Data); în lipsa de date de transmis, se transmite pe linie un semnal TP_IDL, o secvență specifică de impulsuri;
recepția datelor de pe perechea de linii RD (Receive Data) și transmiterea către interfață;
detectarea semnalului de coliziune în mediu (pe liniile RD) și elaborarea semnalului corespunzător către interfață;
generarea de semnal de test pentru circuitele de detectare a coliziunii (semnal SQET);
funcția de jabber, detectarea cadrelor de lungime incorectă;
funcția de buclare (loop-back), prin care datele transmise către mediu sunt transmise în ecou înapoi către interfață;
funcția de test integritate a legăturilor, bazată pe faptul că, dacă o perioada (50-150ms) nu se primește semnal de date sau semnal TP_IDL, se consideră cădere de linie.
Un segment 10BaseT este constituit dintr-un cablu format din cel puțin două perechi de fire răsucite, cu următoarele caracteristici:
impedanța de 10015, pentru frecvențe de până la 16MHz;
lungimea de maxim 100m (în timp, aceasta a fost mărită datorită folosirii cablurilor TP de categoria 5, pentru care diafonia și atenuarea au scăzut mult; se poate lucra aici până la 165m);
viteza de propagare a semnalului electric este de cel putin 0,585c;
atenuarea este de maxim 11,5dB.
Standardul 100Base-TX sau 100Base-T aplică pe subnivelul MAC standardul IEEE 802.3, dar transmite de 10 ori mai rapid decât 10Base-T, ceea ce determină o reducere a diametrului maxim al rețelei la 210 m. În general, plăcile de rețea 100Base-T sunt notate 10/100 Ethernet, adică pot fi utilizate la ambele valori ale vitezei de transmisie, dar nu simultan. Există și echipamente de comunicații care pot lucra și la 10 Mbps, și la 100 Mbps (punți, comutatoare, routere). Există hub-uri la care pot fi conectați utilizatori dintr-o subrețea 100Base-T cu alții care lucrează în rețea 10Base-T, însă apar probleme legate de eventualele erori de depășire a capacității de memorie urmate de pierderea datelor.
Evitarea coliziunilor dintr-o rețea Ethernet 100Base-T și a întârzierilor de transmisie specifice rețelelor IBM Token-Ring, se realizează în rețelele 100BaseVG (IEEE 802.12) echivalente cu 100Base-TX, prin modificarea metodei de acces la mediu. În loc de CSMA/CD se aplică metoda de acces la mediu la cerere, pe bază de priorități (DPMA-Demand Priority Media Access), prin protocolul DPP (Demand Priority Protocol ). Accesarea se face prin apelarea succesivă a stațiilor de către hub (schema round-robin polling), cu posibilitatea modificării dinamice a valorilor de prioritate pentru a se evita monopolizarea rețelei de către un număr redus de terminale. Într-o rețea 100BaseVG, se pot transmite cadre în standarde diferite (802.3 sau 802.5), dar nu simultan în aceeași rețea. Pentru interconectarea a două rețele în standarde diferite, sunt necesare echipamente de comunicație (routere VG) care să realizeze conversia cadrelor dintr-un standard în celălalt. Arhitectura 100BaseVG este utilă în aplicații multimedia.
Pentru creșterea numărului de utilizatori dintr-un LAN 802.3 și a vitezei de transmisie, se poate realiza o rețea 802.3 comutată, folosind un comutator (switch) cu un model de bază (backplane) de mare viteză (>1Gbps), care interconectează 8, 16 sau mai multe plăci de rețea, de obicei cu conexiuni 10Base-T.
Standardul pentru fibră optică 10BaseF
Setul de standarde 10BaseF reglementează folosirea cablului cu fibră optică pentru un LAN 802.3. Este compus din următoarele standarde:
10BaseFP, bazat pe steaua pasivă;
10BaseFB, bazat pe transmisia sincronă pe fibră optică;
10BaseFL, o îmbunătățire a standardului FOIRL.
Standardul 10BaseFP
Standardul 10BaseFP privește elementele la nivelul fizic aferente unei transmisii la 10MHz, în banda de bază, pe cablu optic în topologie de stea pasivă (FP este prescurtarea lui Fiber Passive). Deoarece prin fibră optică legătura între stații este doar de tip punct-la-punct (fibra optică nu permite difuzarea, precum folosirea undelor radio, de exemplu), pentru a interconecta mai multe stații este necesară realizarea unei topologii stelare sau inelare.
Topologia stelară implică existența unui element central, a unui repartitor de semnal, un element care divide semnalul optic (splitter) și îl direcționează (steaua pasivă). De aceea, mare parte a semnalului optic transmis de un MAU pe un segment este ‘pierdut’ prin divizare în elementul central, lucru care face ca MAU să conțină elemente de atașare la mediu de foarte bună performanță.
Ca și caracteristici mai importante, se prevede o distanță maximă între două MAU, prin intermediul stelei, de 1000m, iar între steaua pasivă și MAU, de 500m.
Standardul 10BaseFB
O altă posibilitate de folosire a fibrei optice este dată de standardul 10BaseFB, care descrie condițiile necesare folosirii cablului de fibră optică precum coloană între două repetoare 802.3. Câmpul FB din nume semnifică exact folosirea fibrei optice ca backbone . Transmisia este de tip sincron, lucru care face eficace folosirea de echipamente transceiver tolerante la erori (fault-tolerant). Aceste echipamente sunt dotate cu două porturi (interfețe) pentru accesul la mediu, una principală și una de restaurare, care intră în funcțiune la defectarea primeia.
Caracteristicile se încadrează în cele ale rețelelor anterioare, dar unele sunt specifice:
segmentul de fibră optică poate avea o lungime de 2000m;
un MAU prevede transmiterea, în absența semnalului de date, a semnalului S_IDL (Synchronous Idle), cu rol de test a liniei;
la recepția unei erori din linie, MAU generează semnalul RF (Remote Fault);
transmisia datelor și a semnalelor S_IDL si RF se face în mod sincron, pe baza celulei de 1 bit;
Se prevăd și aici aceleași funcții pentru MAU, precum tratarea coliziunii, funcția de jabber și de transmitere în ecou a datelor.
Pentru că prin transmisia sincronă unitatea MAU nu mai are nevoie de sincronizare prin intermediul preambulului, nu mai intervine faza de refacere a sa, și deci nu este influențat parametrul IPG (inter-frame gap). Cu alte cuvinte, segmentul 10BaseFB nu contează ca repetor, pentru că nu scurtează parametrul IPG. Aceasta permite extinderea rețelei 802.3, prin cascadarea a două segmente 100BaseFB, putând conta acum pe distanțe între stații de 4Km.
Standardul 10BaseFL
Standardul 10BaseFL se referă la problemele folosirii fibrei optice ca legătură între repetoare sau stații ale unui LAN 802.3. Legăturile pot fi de tip punct-la- punct sau stelare (dacă sunt folosite repetoare multiport).
Un segment 10BaseFL constă într-o conexiune punct-la-punct prin fibră optică între două unități MAU (unități legate prin cabluri la repetoare sau stații). El poate avea o lungime de până la 2000m.
Transceiverul este compatibil cu MAU FOIRL și are aceleași caracteristici optice precum MAU 10BaseFB.
2.2.3 Standardul Fast Ethernet
În 1995, pentru creșterea vitezei de transmisie folosind aceleași medii fizice, a apărut standardul ‘Ethernet rapid’(Fast Ethernet), echivalent cu IEEE 802.3u, notație mai puțin folosită. Aceasta are la bază coduri de linie binare sau ternare (tehnici ADSL-Asymmetrical Digital Subscriber Line), aplicate la viteze de clock mai mari, care modelează spectrul de frecvențe al datelor și facilitează sincronizarea sistemului, astfel încât rata de transmisie crește la 100Mbps, cu menținerea lungimii maxime a segmentelor de cablu (Tabel 2).
Tabel 2. Standarde Fast Ethernet de 100 Mbps
În rețele de calculatoare, Fast Ethernet este un termen specific pentru mai multe standarde Ethernet care mențin traficul de date la un transfer de 100 Mbit/s, față de viteza Ethernet originală de 10 Mbit/s. Din toate standardele Fast Ethernet, 100baseTX (T="Twisted" Pair Copper) este cel mai comun și este suportat de aproape toate echipamentele hardware Ethernet fabricate. Full duplex fast Ethernet se referă de obicei la 200 Mbit/s, dar acest nivel de îmbunătățire a transferului va fi atins dacă tipul traficului de date este simetric.
Un adaptor fast Ethernet poate fi împărțit logic în MAC, care se ocupă cu problemele de nivel înalt a disponibilității medii, și PHY. MAC-ul poate avea legătură cu PHY printr-o interfață paralelă de 4 biți și 25MHz cunoscută ca Media Independent Interface(MII). Repetitoarele (Hub-urile) pot fi conectate cu multiple PHY datorită interfeței lor diferențiale.
MII fixează rata maximă de biți pentru toate versiunile de fast Ethernet de 100 Mbit/s. Rata adevărată a semnalului este mai mică decât cea teoretică maximă, corespunzătoare header-ului și trailer-ului(adresarea și biții de detectare a erorii) fiecărei secvențe; ocazional, ‘pierde secvența’ din cauza zgomotului și așteaptă o perioadă de timp după fiecare secvență transmisă pentru alte componente din rețea pentru a termina transmisia.
Reguli pentru configurarea unei rețele 802.3 cu mai multe segmente
Primele versiuni ale standardelor 802.3 dădeau ca reguli de configurare unele destul de restrictive, devenind repede vetuste, prin posibilitatea folosirii unor medii de transmisie mai performante. Aceste reguli se bazează pe parametrii critici ai unei rețele 802.3, care sunt asigurarea unui interval de timp minim între două cadre consecutive (parametrul IPG) și asigurarea unei durate de propagare a semnalului de coliziune. Este și motivul pentru care, de-a lungul timpului, ele au fost de multe ori modificate. Cel mai simplu set de reguli de configurare este și cel mai vechi și cel mai restrictiv; el ar fi următorul:
se definesc, pentru configurarea unei rețele 802.3 cu mai multe segmente, conectate prin repetoare, două tipuri de segmente: segmente de tip coax, segmentele la care se conectează stațiile (segmentele care posedă unități de atașare MAU), precum segmente 10Base5 sau 10Base2 și segmente de tip legătură, care fac legătura între două repetoare, fără a poseda MAU, precum FOIRL sau 10BaseT;
rețeaua poate prevedea un număr de maxim 5 segmente, dintre care doar 3 pot fi de tip coax, deci rețeaua va accepta un număr de maxim 4 repetoare;
segmentul de legătură de tip FOIRL va avea o lungime scăzută, de 500m, dacă numărul de repetoare este maxim.
Versiunea de standard din 1993 dă o definire mai exactă a parametrilor de configurare, dând posibilitatea unor modele de configurare diverse.
Astfel ea definește următorii parametri:
segment mixt, care interconectează mai mult de două unități MAU (transceivere) de tip 10Base5, 10Base2 sau 10BaseFP;
segment de legătură, ce realizează o legătură punct-la-punct între două transceivere de tip FOIRL, 10BaseT, 10BaseFB sau 10BaseFL (prin transceiver să se înțeleagă aici complexul transceiver-repetor);
cale în rețea (path), sau traseul între două echipamente DTE, cu traversarea de segmente, repetoare, MAU;
întârzierea semnalului pe un segment dat, SDV (Segment Delay Value);
întârzierea pe cale PDV (Path Delay Value), care nu trebuie să depășească o valoare dată de standard (49,9s – valoare restrictivă), sau aproximativ 512 perioade de bit;
variabilitatea segmentului SVV (Segment Variability Value), ce dă valoarea cu care afectează un segment dat valoarea parametrului IPG (Inter Packet Gap);
variabilitatea căii PVV (Path Variability Value), suma tuturor valorilor SVV ale segmentelor ce definesc calea, și care nu trebuie să depășească valoarea de 49 perioade de bit (IPG este de minim 49 de biți).
Tabelul următor dă pentru diferitele tipuri de segmente, valorile standard ale numărului maxim de transceivere conectate la segment și lungimea maximă permisă a segmentului.
Legătura reală între o rețea Ethernet v.2.0 și una IEEE 802.3
Standardul, deși se bazează pe specificația originală Ethernet v.2.0, diferă în câteva aspecte, fie de natură logică, la nivelul legăturii de date, fie electrică, la nivelul fizic. Diferența la nivelul legăturii de date reiese din figura.1:
Formatul cadrului Ethernet v.2.0
b. Formatul cadrului în standard IEEE 802.3
Fig.1 Încapsularea datelor în standardele Ethernet și IEEE 802.3
Capitolul a prezentat aspectele comune, precum și diferențele între cele două standarde, Ethernet v.2.0, respectiv IEEE 802.3. Diferențele esențiale se referă la formatul pachetelor (cadrelor), ce diferă prin structură, precum și la faptul că nivelul OSI legătură de date este implementat de rețeaua 802.3 prin două subnivele, LLC și respectiv MAC, pe când rețeaua Ethernet prevede un singur nivel. Aceasta presupune că un pachet Ethernet este schimbat direct cu nivelul rețea superior, pe când un cadru MAC al rețelei 802.3 va fi livrat, printr-un punct de acces la servicii, subnivelului LLC. Structura pachetelor este diferită în privința lungimii posibile a câmpului de date (câmpul Info), precum și a semnificației câmpului de doi octeți care precede câmpul de date. Pentru o rețea Ethernet, acest câmp codifică tipul protocolului de nivel rețea care este adiacent superior în ierarhia de protocoale implementată, codificarea făcându-se cu valori numerice superioare valorii 1535. La o rețea 802.3, câmpul codifică lungimea câmpului de date și poate avea valori numerice între 0 și 1500.
Rezultă că discriminarea între cele două forme de cadre se va face pe baza acestui câmp; dacă valoarea numerică a sa depășește valoarea 1500, este vorba de un pachet Ethernet și câmpul codifică protocolul rețea de deasupra, care va procesa acel pachet, iar dacă valoarea este mai mică sau egală cu 1500, este vorba de un pachet 802.3, câmpul conține lungimea efectivă a câmpului de date, iar pachetul va fi procesat de protocolul aferent subnivelului LLC.
În practică se întâlnesc deseori rețele mixte, mai ales rețele ce folosesc formatul cadrului Ethernet, dar sunt bazate pe hardware descris de cele mai noi specificații 802.3.
În prezent, se utilizează și standardul Gigabit Ethernet sau GigaEthernet, echivalent cu IEEE 802.3z, pentru LAN cu topologie fizică ‘star’, logica ’bus’, 1000 Mbps, în variantele:
1000 Base CX-LAN în cablu coaxial dual de maxim 25 de metri.
1000 Base T-LAN cu CAT 5 UTP, segment de 100 m.
1000 Base SX-LAN, pe fibră optică multimod (830 nm), segmente de cablu de 550 m.
1000 Base LX-LAN, fie pe fibră optică multimod, pe segmente de cel mult 550 metri lungime, fie pe fibră optică unimod cu lungime a segmentelor de până la 5 km. Transmisia se face pe lungimea de undă de 1270 nm.
3.1 Prezentare echipament
Indiferent de topologia utilizată, arhitectura standard a unei rețele Ethernet este următoarea:
• Server-e,
• stații de lucru (clienți),
• echipamente de comunicație LAN (hub/switch) sau WAN (router)
Server-ul este un calculator din rețea care gestionează resursele rețelei (de exemplu, stochează date pentru orice utilizator din rețea, gestionează imprimantele din rețea, gestionează traficul etc.), respectiv are instalate aplicații pe care membrii rețelei le pot utiliza.
Clientul este un calculator care este legat la un server în scopul efectuării unor operații și depinde de acesta cu utilizarea de fișiere și programe, pentru acces la Internet, pentru lansare de aplicații de calcul mari consumatoare de resurse etc.
Denumirea Ethernet reprezintă, în sens strict, doar rețelele ce utilizează cablul coaxial Ethernet gros. Denumirea s-a extins o dată cu dezvoltarea de standarde și echipamente compatibile, desemnând în momentul de față o familie de standarde pentru rețele locale.
Ethernet utilizează o topologie de tip magistrală sau stea și suportă rate de transfer de până la 10Mbps. O versiune mai nouă de Ethernet, 100Base-T sau Fast Ethernet (Ethernet rapid) transferă date cu până la 100Mbps. Acest tip de rețele utilizează cabluri cu perechi răsucite. Fiecare placă de rețea se conectează printr-un cablu (patch cord) la echipamentul central (hub, switch), rezultând astfel o topologie tip stea. Lungimea cablului care conectează plăcile de rețea la hub sau switch nu trebuie să fie mai mare de 100m. În rețelele tip stea, dacă se defectează cablul care conectează un calculator sau se oprește un calculator, este afectat numai calculatorul respectiv, nu și restul rețelei.
Când se dorește conectarea sau deconectarea fizică a unui calculator din rețea, se închid toate programele active ale utilizatorului, se închide sistemul de operare, se scoate calculatorul din priza de alimentare electrică, se scoate sau se introduce cablul de rețea, se conectează calculatorul din nou la priza de alimentare și se pornește prin apăsarea butonului Power.
3.1.1 Hub
Hub-ul este un dispozitiv de rețea cu mai multe porturi (intrări) necesar pentru interconectarea prin cabluri UTP a calculatoarelor dintr-o rețea (host-uri). Hub-ul amplifică semnalul primit de la un host și îl distribuie către toate celelalte calculatoare. Într-o rețea existentă pot fi adăugate noi host-uri prin conectarea fizică a acestora cu cabluri UTP la hub-ul existent. Există hub-uri cu 4, 8, 16 sau 24 de intrări. Hub-urile pot fi montate în cascadă pentru a obține extinderea unei rețele existente.
3.1.2 Switch
Switch-ul este un dispozitiv de rețea cu mai multe porturi care filtrează și expediază pachete de ate între segmentele rețelei. Operează pe nivelele 2 și uneori 3 ale modelului de referință OSI, care va fi tratat într-un subcapitol următor, și suportă orice protocol de transfer de date (protocol de comunicare, codul de adresare și împachetare de date care constituie „limbajul comun” al calculatoarelor din rețea).
Principiul de funcționare a switch-ului are la bază mecanismul store-and-forward. Pentru aceasta, fiecare switch întreține o tabelă de redirecționare compusă din adrese MAC și numere de porturi (căi de acces). Pentru un anumit port, care definește un domeniu de coliziune distinct, switch-ul memorează adresele MAC ale stațiilor din domeniul respectiv (conectate la acel port). Termenul de valabilitate al intrărilor din această tabelă este dat de un parametru numit age (vârsta), care stabilește cât timp sunt reținute în buffer-e (zone tampon de stocare intermediară de date) adresele MAC ale stațiilor care nu generează și nu primesc trafic. Prin urmare, valoarea acestui parametru poate influența performanțele unei rețele: dacă are valori prea mici, stațiile care generează puțin trafic vor fi mai greu de găsit în rețea de către alte echipamente, iar dacă valoarea parametrului este prea mare, există riscul ocupării buffer-elor și al blocării echipamentului. După recepția de date este analizată adresa MAC de destinație și este căutată în tabela de redirecționare. Prin acest mecanism switch-ul identifică interfața prin
care este disponibilă stația de destinație și direcționează datele printr-un canal de comunicație virtual, complet separat de traficul generat de celelalte interfețe. Astfel se reduce numărul coliziunilor, ceea ce conduce la creșterea benzii de transfer si la optimizarea modului de utilizare a canalului de comunicație.
Tipuri de switch-uri
După formă
Montate într-un rack
Nemontate
După posibilitatea de configurare
Neconfigurabile
Configurabile
Inteligente
Prima categorie nu posedă interfață de configurare. Ele se regăsesc uzual în mediile SOHO (LAN și Small office/Home office).
Opțiunile de configurație pentru switch-urile din a doua categorie variază în funcție de producător și de model. Modelele mai vechi utilizează o consolă serială. Dispozitivele mai recente folosesc o interfață web (uneori se pot configura și prin intermediul propriilor butoane, deși această situație nu este una tipică).
Switch-urile configurabile se regăsesc în rețele de dimensiuni medii/mari și prezintă un preț și o calitate mai ridicate. Sarcina de configurare necesită de obicei înțelegerea nivelului 2 al rețelelor.
Posibile caracteristici configurabile:
comutarea pornit/oprit a unor porturi;
viteza de legatură și setări duplex;
setări de prioritate pentru porturi;
filtrare MAC;
folosirea protocolului Spanning Tree;
monitorizarea de către SNMP (simple network management protocol) a dispozitivului și a legăturii;
oglindirea porturilor (mirroring, monitoring, spanning);
agregarea legăturilor(bonding,trunking);
setările VLAN (Virtual Local Area Network).
Switch-uri Cisco din seria ESW 500
3.1.3 Router
În Internet, router-ul este un dispozitiv, sau în unele cazuri un software instalat pe un calculator, care determină care este următorul punct din rețea către care se expediază un pachet de date în drum spre destinația sa finală. Router-ul este conectat la cel puțin două rețele (în punctul în care o rețea comunica cu cealaltă, adică în gateway). Decizia asupra direcției în care se trimite fiecare pachet de date se bazează pe determinarea stării rețelelor la care este conectat. Router-ul poate fi și o parte a switch-ului.
Router-ul creează și/sau stochează un tabel al rutelor disponibile, cu informații despre starea lor, și îl utilizează împreună cu algoritmii de determinare a distanței și costurilor pentru a selecta cea mai bună cale de urmat pentru pachetul dat. De obicei, un pachet parcurge un număr de puncte de rețea cu router-e înainte de a ajunge la destinație. Rutarea este o operație asociată cu nivelul 3 din standardul OSI (Open Systems Interconnection), nivelul rețea. Pentru a determina calea optimă între două rețele, router-ul folosește două metode:
• Rutarea statică, constând dintr-o tabelă de adrese pentru a determina locația în care să direcționeze datele
• Rutarea dinamică, constând dintr-un protocol specializat (RIP, OSPF, IGRP, BGP)
Router-ul nu identifică tipul și conținutul datelor transmise.
IP specifică formatul pachetelor de date și schemele de adresare. Majoritatea rețelelor combină IP cu un protocol de nivel mai înalt, TCP (Transmission Control Protocol), care stabilește conexiunea virtuală între sursă și destinație. IP-ul singur funcționează ca sistemul poștal.
Permite adresarea unui pachet de date și lansarea sa în Internet fără o legătură directă cu destinația. TCP/IP stabilește conexiunea între sursă și destinație, astfel încât pe linia respectivă de poate face schimb de mesaje continuu pe perioade de timp determinate.
Routere wireless Cisco din seria 880
Aceste routere combină accesul la internet, securitatea și servicii wireless într-un singur dispozitiv care este ușor de utilizat. Acestă serie de routere au o configurație stabilită care asigură soluții pentru transmiterea de date sau voce pentru întreprinderi.
Routerele Cisco din seria 880 oferă:
Performanțe mari pentru acces broadband ;
Servicii de colaborare analogice, servicii voce și comunicare de date(toate protejate);
Continuitate în afaceri și diversitate WAN: Fast Ethernet, G.SHDLS, VDSL2, 3G și ISDN;
SRST(Survivable Remote Site Telephony): continuitatea vocii pentru întreprinderi aflate în branșă;
Asigură securitatea prin:
Firewall(cu aplicații avansate) asigură controlul email-ului, a mesajelor instantanee(IM) și a traficului HTTP ;
Accesul comandat de la un site la altul și prin servicii dinamice VPN: securitate IP pentru VPN, DMVPN(Dynamic Multipoint VPN), transportul grupului criptat VPN cu accelerare;
Sistem de prevenire a intrușilor(IPS);
Filtrare .
4 porturi 10/100 Fast Ethernet, două porturi PoE(Power over Ethernet) pentru a alimenta telefoane IP sau puncte de acces externe ;
Puncte de acces protejate WLAN ;
Port CON/AUX pentru console sau modem extern ;
Un port USB 1.1 pentru boot-are sau configurare.
Routerele pot fi folosite pentru a conecta o varietate de echipamente, ca în Fig. 3.2
3.1.4 PowerServer
PowerServer reprezintă o clasă de servere de înaltă performanță la care principalele caracteristici ce definesc o astfel de platformă sunt împinse în zona high-end (capacitatea memoriei, lățime de bandă, capacitatea de stocare, siguranța, redundanța, scalabilitate).
3.1.5 Placă de rețea
Calculatoarele pot fi echipate cu orice placă de rețea care asigură o viteză de transfer de până la 100Mbps.
O astfel de placă de rețea este Asus NX1001(Fig. 3.4).
Caracteristici tehnice:
Interfață: PCI ;
Viteza de transfer: 10 / 100 Mbps ;
Sisteme de operare: Window 98, 98SE, ME, 2000, XP;
3.1.6 Cabluri și conectori
Pentru rețele locale se realizează cablarea structurată de tip UTP/STP. Conceptul de cablare structurată a fost dezvoltat ca urmare a necesității uniformizării celor două tipuri de cablaje existente: cablajul de voce (telefonie) și cel de date. Până la elaborarea standardelor de cablare structurată, partea de telefonie a unei clădiri era realizată pe cabluri răsucite (topologie stea), în timp ce pentru rețeaua de date s-a utilizat cablul coaxial (topologie de tip magistrală).
Cablurile torsadate (Twisted Pair, TP) pot fi de mai multe tipuri (Figura 3):
• UTP (Unshielded Twisted Pair), ieftine, subțiri, flexibile, ne-ecranate (fără înveliș izolator), cu patru perechi de fire răsucite din cupru. Dintre aceste perechi, două (verde și portocaliu) sunt folosite pentru transmisa de date, o pereche (albastră) pentru transmisia de voce (telefonie), cealaltă pereche (maro) putând fi utilizată pentru alte aplicații (alarme, monitorizare clădire etc.).
Transmisia date/voce nu se poate realiza simultan pe același tronson de cablu UTP. Pentru rețele mici (cu distanțe scurte între componente) acest tip de cablu este suficient. Structura neecranată a UTP crește riscul de interferență cu radiațiile electromagnetice parazite. Pentru creșterea imunității la zgomote se mai utilizează o variantă de cablu denumită ScTP (Screened Twisted-Pair), identică cu UTP dar la care toate cele patru perechi de fire de cupru sunt ecranate cu o folie metalică.
• STP (Shielded Twisted Pair), cablu torsadat ecranat, prevăzut cu patru sau două (varianta STP-A) perechi de fire de cupru, fiecare pereche fiind ecranată cu o folie metalică în vederea reducerii zgomotelor parazite care pot afecta semnalul util (perturbații electrice, diafonie).
Conectorul RJ45 (Registered Jack 45) este un conector cu 8 fire, folosit în rețele locale, în special de tip Ethernet. Arată la fel ca RJ11 folosit în telefonie, doar că este puțin mai lat. În figura de mai jos sunt prezentate priza și mufa conectorului RJ45.
Conectarea la Internet
Funcția de router poate fi îndeplinită de echipamente hardware specializate sau de calculatoare pe care rulează un software specializat. Modemul se conectează cu un cablu serial la router și cu un cablu telefonic la o linie telefonică obișnuită. Modem-ul folosit este unul pentru dial-up.
Legătura la Internet se face prin intermediul unui furnizor de servicii de Internet (Internet Service Provider, ISP). Acest furnizor va comunica modalitatea prin care se va face conectarea rețelei locale la Internet, va furniza adresele IP, măștile, adresele DNS (Domain Name System), adresele de server proxy etc. DNS este prescurtarea de la Domain Name System sau Domain Name Service, un serviciu Internet care transformă numele de domenii în adrese IP. Numele de domenii sunt șiruri de litere și cifre care sunt mai ușor de memorat decât adresele IP. De exemplu, domeniul microsoft.com are adresa IP 207.46.249.27, care se poate afla introducând comanda ping www.microsoft.com într-o fereastră DOS, care se deschide în Windows selectând Start/All_Programs/Accessories/Command Prompt.
Domeniul de Internet este un grup de calculatoare dintr-o rețea care sunt administrate printr-un set de reguli și proceduri comune. În Internet, domeniile sunt definite prin nume, care au asociate adrese IP.
Adrese IP
Protocolul este un format prestabilit de transmitere a datelor între două componente de rețea. Prin protocol se definesc următoarele: tipul de detectare de erori, metoda de comprimare a datelor (dacă este cazul), felul în care expeditorul semnalează sfârșitul transmisiei, felul în care destinatarul semnalează primirea unui mesaj, modul de transmitere (sincron, asincron), rata de transfer de date etc.
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) este o suită de protocoale de comunicare utilizată pentru conectarea sistemelor locale (host-uri).
Interfața de conectare la o rețea este reprezentată fizic (hardware) de placa de rețea, iar din punct de vedere software, de „entitatea” care va primi o adresă IP. Această adresă este atribuită unei interfețe de rețea și nu unui calculator. Un calculator cu două plăci de rețea va avea două interfețe, fiecare cu adresă IP proprie, distinctă.
În rețeaua locală adresele IP trebuie să fie unice. Pentru a minimiza posibilitatea existenței de adrese duplicate în rețea se poate instala un server DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) care va asigna automat o adresă oricărei stații care se va conecta în rețea.
Forma unei adrese IP: din punct de vedere al utilizatorului adresa IP este o secvență formată din patru octeți separați de caracterul „.” (punct), fiecare octet putând lua valori între 0 și 255.
Pentru echipamentul de rețea, adresa respectivă apare ca o succesiune continuă de 32 de biți, fiecare grup de opt fiind reprezentarea binară a unui octet din formatul vizibil pentru utilizator.
Exemplu:
10010110 11010111 00010001 00001001
150 215 017 009
Adresa IP este alcătuită din două componente cu format variabil:
• componenta de rețea. În funcție de numărul de biți rezervați acestei componente, spațiul de adrese se împarte în următoarele clase:
o clasa A: primii 8 biți reprezintă adresa de rețea 10.0.0.0 până la
127.255.255.255.
o clasa B: primii 16 biți reprezintă adresa de rețea 128.0.0.0 până la
191.255.255.255.
o clasa C : primii 24 de biți reprezintă adresa de rețea 192.0.0.0 până la
233.255.255.255. În cadrul clasei C există două subclase cu destinații speciale:
D (adrese multiacces, pentru rețele multimedia (voce, video), 224.0.0.0 până la 239.255.255.255), E (clasă pentru dezvoltări ulterioare, 240.0.0.0 până la 247.255.255.255).
• componenta de host: biții rămași după ocuparea adresei cu componenta de rețea identifică echipamentele din cadrul unei rețele. Numărul de biți ai componentei de host determină numărul maxim de echipamente din rețeaua definită prin prima componentă:
o în clasa A: 256 de rețele, 16.777.216 echipamente adresabil în fiecare rețea,
o în clasa B: 65.536 de rețele, 65.536 echipamente adresabile în fiecare rețea,
o în clasa C: 16.777.216 de rețele, 256 echipamente adresabile în fiecare rețea.
De exemplu, pentru adresa IP 150.215.017.009, dacă se presupune că este o adresă de clasă B, 150.215 reprezintă adresa de rețea de clasă B, iar 017.009 identifică un host în acea rețea.
Adresele utilizate pot fi publice sau private. Pentru rețelele de instituții se recomandă utilizarea adreselor private (ne-rutate). Se pot utiliza și adrese reale publice dintr-o clasă oarecare, cu condiția ca rețeaua sa nu fie conectată la Internet. Gama pentru adrese private este:
• adrese de rețea de la 10.0.0.0 până la 10.255.255.255, mască 255.0.0.0
• adrese de rețea de la 172.16.0.0 până la 172.31.255.255, mască 255.255.0.0
• adrese de rețea de la 192.168.0.0 până la 192.168.255.255, mască 255.255.255.0
Observații:
• primul bloc este un singur număr de rețea de clasă A,
• al doilea bloc este un set de 16 numere de rețea de clasă B (adrese contigue),
• al treilea bloc este un set de 255 de numere de rețea de clasă C (adrese contigue).
Masca este un filtru care determină cărei subrețele (subnet) îi aparține o adresă IP. Sistemul de subrețele îi permite administratorului de rețea să gestioneze mai ușor adresele alocate. De exemplu, pentru adresa IP „10010110.11010111.00010001.00001001” (scrisă în sistem binar), componenta de rețea de clasă B este „10010110.11010111” și adresa de host este „00010001.00001001” Primii patru biți ai adresei de host vor identifica eventualele subrețele.
Masca este formată din adresa de rețea plus biții de identificare a subrețelei. Prin convenție, biții de rețea sunt de valoare 1. În exemplul de mai sus, masca va fi de forma
„11111111.11111111.11110000.00000000”. Subrețeaua din exemplu este astfel ușor de
identificat. Adresa ei este „10010110.11010111.00010000.00000000”.
Pentru o identificare mai ușoară, exemplul de mai sus poate fi prezentat în format tabelar:
Masca de subrețea 255.255.240.000 11111111.11111111.11110000.00000000
Adresa IP 150.215.017.009 10010110.11010111.00010001.00001001
Adresa subrețelei 150.215.016.000 10010110.11010111.00010000.00000000
3.1.7 Schema bloc a rețelei de microcalculatoare
Internetul poate fi primit prin două puncte: ‘legătura la internet’(principală) și una de rezervă. Legătura principală este de tip ASDL serială(poate să fie și fast ethernet). Informațiile trec mai întâi prin firewall și dacă nu este nimic în neregulă ajunge la gate-way. Gate-way este tot un calculator care are tot rol de firewall și mai face o filtrare pe care nu o face și routerul. Dacă informația este în regulă și trece și de acest punct, ajunge la router. De la router la master switch(sunt două, dar al doi-lea este de rezervă: dacă se strică primul, o să-i preia sarcinile). Cele patru switch-uri formează zona de switching rapid(backbone). Legăturile dintre ele și cele cu Master Switch sunt legături Fast Ethernet. Se folosesc mai multe pentru o rutare mai rapidă.
Din master switch se trimite internet către toate etajele. La fiecare etaj se folosește câte un switch. La fiecare etaj se poate realiza filtrarea traficul de la utilizatori sau se poate realiza o conexiune WAP(wireless access point) prin WI-Fi, bluetooth.
Legătura secundară la internet nu este securizată deoarece costul ar fi prea ridicat(se presupune că linia principală este sigură și furnizorul a garantat că nu se întrerupe legătura decât foarte rar).
Gate Way poate fi și un VPN router făcut pe PC, dar în cazul în care se întrerupe prima legătură, nu poți avea VPN pe ruta de backup deoarece nu mai ajunge la calculator.
4.1 Controlerul Ethernet EDLC
Descriere
EDLC este destinat să suporte DLL-urile specificate de Ethernet pentru rețelele locale(LAN). Interfața sistemului este optimizată pentru a ușura conexiunile cu controlerele DMA(Direct memory access=acces direct la memorie), specifice pentru operații de viteze foarte mari. 80C03 are interfața directă cu 8023A și convertorul de coduri Manchester(MCCTM ) pentru a completa funcțiile permanente ale stațiilor Ethernet. Protocolul folosit este Carrrier Sense(detectarea purtătoare=existența semnalului în cablu), acces multiplu cu detectarea coliziunii(CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Acces/Collision Detection). Cipul EDLC 80C03 este creat pentru a simplifica dezvoltarea comunicațiilor Ethernet ale sistemelor computerizate. Oferă o soluție economică pentru a construi un nod Ethernet, oferind comunicații de viteză mare 10MB/s și fiind capabil să ‘vadă’ aplicațiile din terminale, stații de lucru, computere personale, sisteme mici de afaceri; are o interfață de sistem universală compatibilă cu aproape orice microprocesor, microcalculator, oferind posibilitatea operatorului de a regla,pentru orice aplicație, balanța preț/performanțe. Secțiunile cipului EDLC de transmitere și de recepție sunt independente și pot opera simultan.
80C03 este compatibil cu SEEQ 8003 și are caracteristici suplimentare de programare.
Caracteristici
Filtru multicast pe 64 biți ;
Transmiterea numărului de coliziuni ;
Numărarea tuturor coliziunilor ;
Raportarea statutului în care se află purtătorul și SQE în timpul transmisiei ;
Nu transmite CRC(cyclic redundancy check ) sau preambul ;
Primește CRC, modul de receptare adrese grup, modul de receptare rapidă dezactivat și modul Full Duplex.
Mod de funcționare
La o rețea de comunicare Ethernet, informația este transmisă și receptată pe pachete de date sau cadre. Un cadru Ethernet conține două câmpuri de adresă, un câmp pentru numărarea biților, un câmp pentru informație și o secvență de verificare (FCS). Fiecare câmp are un format specific, exact cum este descris in Fig. 4.3. Un cadru Ethernet are o lungime minimă de 64 octeți și o lungime maximă de 1518 octeți.
Preambulul este un câmp de 64 biți, format din 62 biți alternanți de ‘1’ și ‘0’, urmați la sfârșit de ‘11’, care este un indicator de sfârșit.
Adresa destinației este un câmp de 6 octeți care conțin adresa stației, o adresă brodcast, sau o adresă multicast, spre care este direcționat acest bloc.
Adresa sursei este un câmp de 6 octeți care conține adresa specifică stației de unde provine informația.
Câmpul de numărare a biților este alcătuit din 2 biți care ne oferă informații despre numărul de biți de date valide din Data Field, care poate fi între 46 și 1500. Acest câmp nu este detectat de DLL și este trecut prin cipul EDLC pentru a fi coordonat de Layer-ul clientului.
Câmpul datelor este alcătuit din 46-1500 octeți de informații care sunt complet transparente, în sensul că nu se poate ivi nici o secvență arbitrară de octeți.
Secvența de verificare (Frame check sequence: FCS) este o secvența ciclică de verificare de 32 biți , calculată ca o funcție a câmpului adresă de destinație, a câmpului adresă sursă, a tipului câmpului și a informației câmpului. FCS este adăugat fiecărui câmp transmis și folosit la recepție pentru a determina dacă este valid câmpul recepționat.
Transmitting(transmitere)
Transmiterea are loc cu ajutorul : Preambulului, patru câmpuri de informații, si FCS-ului(care este calculat în timp real de cipul EDLC și este adăugat automat la sfârșitul datelor transmise serial). Cipul EDLC încadrează acest câmp într-un cadru Ethernet prin inserarea unui preambul prioritar și adaugă un CRC după câmpul informației. Acesta poate fi programat pentru a exclude înglobarea preambulului și/sau FCS-ului din transmiterea datelor. În acest caz, se presupune că cele două sunt furnizate ca părți ale informațiilor înscrise pe cip.
Inițierea/Amânarea transmisiei
Codul Ethernet inițiază o transmisie stocând întregul conținut al informației pentru a fi transmis într-un buffer extern al memoriei, după care transmite octeții inițiali ai cadrului la bufer-ul EDLC de transmisie. Transferurile buffer-ului către FIFO sunt coordonate prin interfețele TxWR și TxRDY , ca în Fig. 4.5.
Transmisia informațiilor în rețea va avea loc dacă rețeaua nu a fost ocupată un timp minim de amânare de 9.6 µs și nu a fost satisfăcuta nici o cerință de retransmisie. Când începe transmisia, cipul EDLC activează linia de transmisie disponibilă (TxEN), concomitent cu transmisia primului bit din preambul pe care îl menține activat pe durata transmisiei.
Coliziunea
Când au loc transmisiile concomitente de la două sau mai multe noduri Ethernet (coliziune), cipul EDLC oprește transmisia octeților de date în buffer-ul de transmisie și transmite un model Jam care constă în 55555555 hex. La sfârșitul transmisiei Jam, cipul EDLC emite un semnal TxRET către CPU și începe perioada de așteptare pentru retransmitere.
Pentru reinițierea transmisiei, octeții inițiali din câmpul informației trebuie reîncărcați în buffer-ul EDLC de transmisie. TxRET este folosit pentru a indica managerului de buffer nevoia de reinițializare.
Programarea retransmisiei este determinată de un proces aleator controlat numit Truncated Binary Exponential Backoff (Algoritm ce se ocupă de controversele în utilizarea rețelei). Cipul EDLC așteaptă un interval aleator între 0 și sloturi de timp (51.2µs pe slot de timp ) înainte de a încerca retransmisia, unde ‘k’ este numărul curent al încercării de retransmisie (nu depășește 10).
* slot de timp = de două ori timpul necesar unui puls electronic
Când se execută 16 încercări consecutive de transmisie și toate s-au sfârșit din cauza coliziunii, Controlul de transmisie EDLC acordă un bit de eroare și întrerupe CPU dacă este activat.
Sfârșitul transmisiei
Transmisia se încheie în următoarele condiții :
Normal : cadrul a fost transmis cu succes, fără controverse. Încărcarea ultimului octet de date în buffer-ul de transmisie este semnalată cipului EDLC prin activarea semnalului RxTxEOF.
Coliziune : se încearcă transmisia de două sau mai multe noduri Ethernet. Secvența Jam se transmite, bitul de stare a coliziunii este activat, Collision Counter (numărarea coliziunilor) este actualizat, se generează semnalul TxRET și începe intervalul de retransmitere.
Underflow (se referă la situația în care se încearcă citirea unui buffer gol) : data ce trebuie transmisă nu este gata în momentul transmisiei. Odată începută transmisia, cipul EDLC trebuie să transmită, în medie, un octet la fiecare 800 ns. Dacă această condiție este îndeplinită, se încheie transmisia, rezultând un semnal TxRET și se fixează bitul de stare al ‘Transmit- Underflow’.
16 Încercări de transmisie : dacă are loc o coliziune, pentru a 16-a încercare consecutivă, se fixează bitul de stare pentru aceasta și pentru coliziune, se generează semnalul TxRET, și se începe intervalul de retransmitere. Contorul ce reține numărul de coliziuni este modulo 16 și deci, se trece la cea de-a 17-a coliziune. Biții 11-15 din registrul contorului coliziunilor (modul 80C03) indică numărul de încercări pentru reinițializarea coliziunii.
Recepție
Cipul EDLC monitorizează continuu rețeaua. Când se recepționează activitate în CSN, linia devine activă, cipul EDLC se sincronizează, după care verifică câmpul adresei de destinație. Depinzând de modul de potrivire al adresei specificate, cipul EDLC fie recunoaște câmpul ca fiind adresat lui însuși într-un mod general sau specific, fie anulează recepția câmpului. 80C30 permite, de asemenea, să numere toate coliziunile pe care le găsește în rețea.
Procesul preambul
Cipul EDLC recunoaște activitate în rețeaua Ethernet prin CSN. Preambulul are o lungime normală de 64 biți (8 octeți). Preambulul constă într-o secvență de 62 biți alternanți de ‘0’ și ‘1’, iar la sfârșit biții ’11’ și un câmp de informație. Pentru a se ivi bucla locală a decodorului, cipul EDLC, așteaptă 16 biți până să caute secvența ’11’ care indică sfârșitul preambulului. Dacă cipul EDLC primește în preambul ‘00’ înainte de a primi ‘11’, înseamnă că a avut loc o eroare. Secvența nu este recepționată iar cipul EDLC începe monitorizarea rețelei pentru a descoperi o nouă activitate.
Potrivirea adresei
Adresele Ethernet sunt alcătuite dintr-un câmp de 6 octeți. Primul bit din adresă ne arată dacă este o adresă de stație(Station Address) sau o adresă Multicast/Broadcast (modul de adresare multicast este modul prin care o informație este adresată unui grup de destinații în același timp, folosind cea mai eficientă stategie/broadcast= a transmite,a difuza).
Potrivirea adreselor se face astfel:
Adresa stației: toți octeții adreselor de destinație trebuie să corespundă cu octeții găsiți în registrul de adrese a stației(Station Address Register). Dacă modul adreselor grup(Group Address) este activat, ultimii 4 biți din adresa stației sunt mascați în timpul potrivirii adreselor.
După ce se calculează FCS-ul primilor 6 octeți din adresa câmpului, 80C03 folosește biții de la 0 la 5 ca un registru de adrese multi-cast. Bit-ul 0 al FCS-ului este în punctul în care intră data recepționată în circuitul FCS-ului. Dacă bit-ul corespunzător din registrul de adrese multi-cast este ‘1’, atunci 80C03 va primi secvența, altfel o va anula. Adresarea către registrul de adrese Multicast se face folosind biții de la 0 la 2, pentru a determina care octet este selectat și biții de la 3 la 5, pentru a determina care bit este selectat, ca în TABEL 4.6.
TABEL 4.6
Adrese Multicast: dacă primul bit al adresei care sosește este 1 și cipul EDLC este programat să accepte adresele Multicast, fără a folosi filtrarea Hash, secvența este acceptată. 80C03 poate fi și el programat pentru a folosi filtrul Hash, pentru a determina acceptarea adreselor Multicast.
Adresele Broadcast: cei șase octeți ai destinațiilor de adrese sosite trebuie să fie toți FF hex. Dacă cipul EDLC este programat să accepte adrese Broadcast sau Multicast, secvența va fi primită.
Dacă secvența sosită este adresată special cipului EDLC (adresa destinației coincide cu registrul stației de adrese), sau aparține unui grup de interes general (adrese Broadcast/Multicast ), cipul EDLC va trece secvența din Preambul și FCS în buffer-ul CPU, indicând orice condiții de eroare la sfârșitul cadrului. Dacă, totuși, adresa nu se potrivește, îndată ce greșeala este recunoscută, cipul EDLC va termina recepția și va emite un RxDC.
Dacă cipul EDLC poate să fie programat prin biții Match Mode (mod de potrivire) ai Registrului de Primire Comandă (Receive Command Register) acesta :
poate ignora toate cadrele (Disable Receiver = dezactivarea receptorului);
poate accepta toate cadrele (Promiscuous mode = mod permisiv);
poate accepta cadrele cu adresele adecvate Stației/Broadcast;
poate accepta cadrele cu adresele adecvate Stației/Broadcast/Multicast.
Terminarea Recepției
Recepția se termină atunci când este îndeplinită una din următoarele condiții:
Carrier Sense este inactiv: indică faptul că traficul pe cablul de Ethernet nu mai este prezent;
Supraaglomerare (Overflow): din anumite motive, nodul principal nu poate goli buffer-ul de recepție la fel de rapid cum este umplut, ivindu-se o eroare ca în cazul în care datele se pierd. În medie, buffer-ul de recepție trebuie să fie verificat la fiecare 800 ns, pentru a evita această condiție;
Condițiile recepționării secvențelor (Frame Reception Conditions): la sfârșitul recepției, cipul EDLC va determina starea secvenței primite și o va încărca corespunzător în Registrul Stărilor de Recepție(Receive Status Register). O întrerupere se va isca dacă sunt prezente condițiile specificate în Registrul Comenzilor de Recepție(Receive Command Register). Cipul EDLC poate semnala următoarele condiții la sfârșitul recepției secvenței:
Supraaglomerare: buffer-ul de recepție intern al EDLC se supraaglomerează;
Eroare de driblare (Dribble Error): Carrier Sense nu s-a dezactivat la recepția datei;
Eroarea CRC (Cyclic Redundancy Check = verificarea ciclică a redundanței): al 32-lea bit CRC transmis cu secvența nu se potrivește cu cel calculat la recepție;
Secvența scurtă: o secvență conținând mai puțin de 64 de octeți de informație a fost recepționată(inclusiv FCS);
Secvența bună: o secvență care este recepționată și nu prezintă o eroare CRC, Secvență scurtă sau condiția de supraaglomerare.
Interfața sistemului
Cipul EDLC al interfeței de sistem este alcătuit din două circuite care conectează CPU cu alte echipamente într-un computer(Bus), și din semnale de control. Informațiile sunt citite și scrise cu ajutorul biților de Recepție/Transmisie ai Bus-ului de date RxTxD (0-7). Aceste transferuri sunt controlate de semnalele TxRDY și TxWR, pentru transmiterea datelor și de RxRDY și RxRD, pentru recepționarea lor. Toate comenzile și adresele stațiilor sunt scrise, și toate stările citite separat (Command/Status Bus CdSt (0-7)). Aceste transferuri sunt controlate prin semnale CS, RD, WR și A0-A2. Registrele de comandă și de stare ale cipului EDLC pot fi accesate oricând. Totuși, este recomandată scrierea în registrul de comandă numai pe durata pauzelor dintre secvențe.
Cu excepția celor doi biți Match Mode din Receive Command Register, toți biții din cele două registre de comandă sunt biți activi întrerupți temporar. Schimbarea acestor biți în timpul secvenței de transmisie nu afectează integritatea secvenței.
Citirea registrului de stări poate să aibă loc oricând pe durata transmisiei sau recepției.
TABELUL 4.7 Registru Intern de Adrese(modul 8003)
Registrele de Stare (Status Register) sunt registre care nu pot fi decât citite; registrele de Comandă și de Adrese ale Stațiilor nu pot fi decât scrise. Accesul la aceste registre se face prin interfața CPU: semnale de control CS, RD, WR și Comanda/Starea Bus-ului de date CdSt (0-7).
Registrul Adreselor de Stații(Station Address Register)este format din 6 octeți. Conținutul poate fi scris în orice ordine, cu bitul ‘0’ al octet-ului ’0’ corespunzător primului bit primit(indică tipul adresei: fizică sau logică). Bitul 7 al adresei stației octetului 5 este comparat cu ultimul bit al adresei destinației primite. Adresa Stației ar trebui să fie programată prioritar pentru a activa receptorul.
Registrul de Transmitere a Comenzilor (Transmit Command Register)- acest registru este cel care asigură controlul condițiilor capabile să genereze întreruperi în transmitere(Fig. 4.8). Fiecare din cei patru biți, cei mai puțin semnificativi, din registru, pot fi stabiliți sau șterși individual. Atunci când sunt stabiliți, îndeplinirea condiției de asociere va cauza o întrerupere.
Cele patru condiții specifice care pot cauza o intrerupere sunt:
Underflow (încercare de a citi un buffer gol);
Coliziunea ;
16 Coliziuni;
Transmiterea cu succes.
Semnalul INT întrerupt va fi stabilit când se ivește una sau mai multe dintre condițiile specifice de terminare a transmisiei și bitul de comandă asociat a fost stabilit; el va fi șters când va fi citit Registrul de Transmitere a Stărilor.
Toți biții din Registrul de Transmitere a Comenzilor sunt goliți la resetarea cipului.
80C03 asigură noi caracteristici care sunt activate dacă valoarea ‘1’ corespunde biților 7, 6, 5, 4 în registrul de transmitere a comenzilor. Dacă acești patru biți sunt întotdeauna ‘0’, atunci 80C03 va fi pe deplin compatibil cu 8003 EDLC.
Biții 6 și 5 sunt folosiți pentru a adresa noi regiștri în 80C03, împreună cu pinii A2, A1, A0, RD, WR, CS.
Registrul de Transmitere a Stărilor(Fig. 4.9)- acesta este încărcat la sfârșitul fiecărei încercări de transmitere/retransmitere a unei secvențe. El asigură raportarea stărilor de transmitere normală/eronată pentru fiecare transmisie.
Bit-ul de stare vechi/nou (old/new status) este stabilit de fiecare dată când este citit Registrul Stărilor de Transmitere și este rescris de fiecare dată când este încărcată o nouă stare în Registrul de Transmitere a Stărilor. În momentul în care cipul este resetat, bit-ul Old/New este stabilit, iar toți ceilalți sunt șterși.
Registrul de Primire a Comenzii(Fig. 4.10)- are două funcții principale:
specifică adresa Match Mode;
specifică secvențele de interes(acele secvențe a căror stare trebuie să fie salvată pentru verificare, chiar cu riscul de a pierde anumite părti din acestea)
Când sunt stabiliți, biții de la 0 la 5 ne specifică întreruperea și secvența de interes(Interrupt and Frame of Interest). Bit-ul 4 (End of Frame=sfârșit de cadru) specifică orice tip de secvența, mai puțin overflow-ul.
TABELUL 4.11
Match mode(modul de potrivire): modificarea biților Match Mode recepționați poate modifica starea de operare a cip-ului și poate să obțină rezultate neașteptate(TABELUL 4.11).
Intrerupt Enable and Frame-of-interest( activarea întreruperii și secvența de interes): când se stabilesc, biții de la 0 la 5 ne specifică natura întreruperii și condiția corespunzătoare de recepție a secvenței; de asemenea, ne mai informează ca tipurile de secvențe corespunzătoare sunt Secvențele de Interes folosite de Registrul Stărilor Recepționate pentru a controla încărcarea datelor.
Receive Status Register(Registrul Stărilor Recepționate)- acesta reflectă, în mod normal, starea fiecărei secvențe primite (când s-a recepționat secvența sau recepția acesteia s-a terminat din cauza unei condiții de eroare). Registrul conține vechii/noii biți de stare care sunt stabiliți când se citește Registrul Stărilor Recepționate sau cip-ul este resetat și sunt șterși doar atunci când stările sunt încărcate pentru o Secvență de Interes. Toți ceilalți biți sunt șterși la resetarea cip-ului.
Formatul Registrului Stărilor Recepționate(Fig. 4.12)
Bit-ul Nou/Vechi de stare scrie/protejează Registrul Stărilor Recepționate când acesta conține stări pe care Secvența de Interes nu le poate citi. Când acest bit este ‘0’, registrul este protejat la scriere. Bit-ul Nou/Vechi este șters de fiecare dată când starea unei noi Secvențe de Interes este încărcată în registru și este stabilit după ce se citește acestă stare(când este zero indică o stare nouă pentru Secvența de Interes).
Cu acestă excepție cauzată de condiția de protejare la scriere, starea fiecărei secvențe este întotdeauna încărcată în Registrul Stărilor Recepționate la terminarea recepției. Orice secvență recepționată cauzează o întrerupere care are loc dacă bitul corespunzător de Întrerupere Activată este stabilit. Această întrerupere este resetată la citirea registrului.
Aceste condiții realizează primirea și reținerea unui număr maxim de secvențe bune.
Modul Multicast
Când SEEQ 80C03 este programat să recepționeze secvențe multicast (modul de potrivire 3), după ce s-a calculat CRC din câmpul de adrese din secvența recepționată (primii 6 octeți ), se va indexa în filtrul de adrese multicast, depinzând de biții 0-5 ai CRC-ului. Dacă bitul corespunzător este ‘1’, va recepționa secvența, altfel o va anula.
Bitul de stare SQE
După transmiterea unei secvențe, dacă 80C03 nu recepționează o coliziune într-o perioadă de 0,4µs acest bit va fi stabilit. Odată stabilit, acesta va rămâne așa până va fi șters.
Registrele de numărare a coliziunilor(Collision Count Registers)- sunt două Registre de numărare a coliziunilor de 16 biți, protejați la scriere, care sunt șterși la resetare: unul numără coliziunile la transmisie, iar celălalt numără toate coliziunile, în afară de cele din SQE_WINDOW(fereastra SQE). Transmițătorul numărului de coliziuni este format din 11 biți.
TxEN_no_carrier
Când TxEN trece din 1 în 0, dacă nu există semnal în cablu, se stabilește acest bit(și va sta așa până se șterge).
Modul Test(test mode)
Biții 7 și 4 din registrul de control a comenzii sunt folosiți doar pentru test. Pentru operațiuni normale acești biți ar trebui să fie ‘0’.
Registrul de Configurare Tx-Rx(TX-Rx configuration Register)- este prezent doar în modul 80C03. Permite controlul caracteristicilor primite sau transmise. Toți biții devin ‘0’ la resetare.
Modul de Adresare a Grupului(Group Address Mode)
În acest mod, ultimii 4 biți din șirul de informații recepționate serial pentru descrierea adresei sunt mascați (când adresa de destinație este comparată cu valoarea programată în registrul de adrese ale stațiilor, pachetul de date nu va fi respins chiar dacă ultimii 4 biți nu corespund ).
Transmiterea pachetelor în modul Autopad(Transmit Packet Autopad Mode): transmite pachetele cu mai puțin de 60 octeți de date unui pachet standard IEEE 802.3 de lungime minimă de 60 octeți, excluzând FCS. Parcurgerea se realizează cu octeți 00 hex.
Transmisia fără modul Preamble( Transmit No Preamble Mode) : previne adăugarea unui model de preambul la începutul transmisiei datelor.
Recepția propriului mod de dezactivare a transmisiei(Rceive Own Transmit Disable Mode): previne 80C03 să primească un pachet de date dacă se mai transmite unul.
Transmisia fără modul CRC(Transmit No CRC Mode): previne transmițătorul să anexeze date transmise cu un FCS.
Modul AutoDUPLEX(AutoDUPLEX Mode): în acest mod, transmițătorul va ignora existența semnalului în cablu până când este gata să transmită un pachet de date.
Recepția modului CRC(Receive CRC Mode): receptorul încarcă cei 4 octeți ai FCS-ului în buffer-ul de recepție, împreună cu informațiile care permit citirea valorilor din FCS.
Primirea rapidă a modului de anulare (Fast Receive Discard Mode): semnalul de anulare recepționat(RxDC) apare după maximul de 400 ns după ce detecția semnalului în cablu scade.
Descrierea pinilor
Cipul EDLC are patru grupuri de interfață a semnalelor:
sursa de putere;
codare/decodare;
buffer de date;
comandă/stare;
Sursa de putere
Vcc=+5V
Vss este masa(nul);
Interfața de codare/decodare
TxC Transmit Clock(transmite ceasul): mărime de intrare. Este folosit pentru sincronizarea datelor transmise de la cip la codor. Funcționează continuu și este asincron cu RxC.
TxD Transmit Data(transmisia de informații): mărime de ieșire. Datele seriale se transmit la codor.
TxEN Transmit Enable(activarea transmisiei): mărime de ieșire. Acest semnal este folosit pentru a activa codorul. Devine activ când se transmite primul bit al preambulului și inactiv când se transmite ultimul bit al secvenței de date.
RxC Receive Data(primește informații): mărime de intrare. Datele referitoare la timp sunt folosite pentru a sincroniza datele primite de ciplul EDLC de la decodor. Funcționează continuu și este asincron cu TxC.
RxD Receive Data(recepția datelor): mărime de intrare. Cip-ul EDLC recepționează serial informațiile de la decodor.
CSN Carrier Sense: mărime de intrare. Indică cip-ului EDLC prezența traficului în cablul coaxial. Devine activ cu primul bit recepționat al preambulului și inactiv după o perioada de 1 bit după ce ultimul bit al secvenței este primit.
COLL Collision(coliziune): mărime de intrare. Indică conținutul transmisiei cablului Ethernet. Simplificată în timpul transmisiei, coliziunea este stabilită de un puls activ ridicat la intrare și resetată automat la sfârșitul transmisiei secvenței JAM.
Interfața Buffer-ului de date
RxTxD(0-7) Receive/Transmit Data Bus(recepția/transmisia bus-ului de date): mărime de intrare/ieșire. Transmite octetul de date RxTxD de la/către cipul EDLC buffer-ului de date de recepție/transmisie.
RxTxEOF Receive/Transmit End of Frame(Recepția/transmisia sfârșitului de secvență): mărime de intrare/ieșire. Indică ultimii octeți de informație pe transmisia/recepția bus-ului de dată.
RxRDY Receive Ready(recepția este gata): mărime de ieșire. Indică faptul că cel puțin un octet de date este disponibil în buffer-ul de recepție. Acest semnal va rămâne activ atâta timp cât un octet de date va rămâne în buffer-ul de recepție. Când această condiție nu mai este îndeplinită, RxRDY va trebui să respecte marginile principale ale RxRD care îndepărtează ultimul octet de informație din buffer-ul de recepție.
RxRD Receive Read Strobe(Primire Citire Semnal): mărime de intrare. Activează transferul de date recepționate de la buffer-ul de recepție la RxTxD Bus. Datele sunt valide de la EDLC buffer-ul de recepție la pinii RxTxD în punctele crescătoare ale semnalului.
RxDC Receive Discard(recepția este respinsă): mărime de ieșire. Este activată când se ivește una din următoarele condiții și bitul asociat de activare a întreruperii din Registrul de recepție a comenzii este resetat :
(1)Receive FIFO overflow(supraaglomerarea buffer-ul de recepție);
(2) CRC Error(eroare CRC);
(3) Short Frame Error(eroare de secvență prea mică);
(4) Receive frame adress nonmatch(nepotrivirea secvenței de adresă recepționate);
(5) starea secvenței anterioare s-a pierdut deoarece starea anterioară nu s-a citit.
RxDC nu se activează la erori atunci când bitul de activare a întreruperii asociat este stabilit. În acest caz, EOF va fi generat imediat ce buffer-ul de recepție este citit. Aceasta permite recepția secvențelor cu erori. RxDC acționează imediat pentru a șterge buffer-ul de recepție.
TxRDY Transmit Ready(transmiterea este pregătită): mărime de ieșire. Indică faptul că buffer-ul de recepție are spațiu disponibil pentru cel puțin un octet de informații. Când această condiție nu mai este îndeplinită, TxRDY va fi dezactivat luând în considerație punctele crescătoare ale semnalului TxWR, care încarcă buffer-ul de recepție. TxRDY este forțat să devină inactiv în timpul resetării și atunci când TxRET este activ.
TxWR Transmit Write(transmite scrierea): mărime de intrare. Sincrozizează transferul de date de la RxTxD bus la buffer-ul de recepție. Datele sunt scrise buffer-ul de recepție în punctele crescătoare ale semnalului.
TxRet Transmit Retransmit(transmite retransmite): mărime de ieșire. Este activat de fiecare dată când se ivește o transmisie slabă sau condițiile de coliziune.
Intrarea ADUPLX (PLLC Package Only=doar pachete PLLC): intrare folosită pentru a seta 80C03 în modul AutoDUPLEX. În acest mod transmițătorul nu va întârzia să activeze semnalul de expediere.
Interfața de comandă/stare
CdSt(0-7) Command/Status Data Bus(comanda/starea bus-ului de dată): mărime de intrare/ieșire. Aceste linii poartă comanda și starea la fel ca inițializarea informației stațiilor de adrese dintre cipul EDLC și CPU. Aceste linii au,de obicei, impedanțe ridicate până când se activează Cs și RD.
A0-A2 Address(adresele A0-A2): mărimi de intrare. Sunt linii de adresă pentru a selecta registrele interne EDLC adecvate pentru citire/scriere.
CS Chip Select (Selectarea cipului): mărime de intrare. Selectarea cipului trebuie să fie activă odata cu RD sau Wr pentru a accesa cu succes registrul intern EDLC.
RD Read(Citire): mărime de intrare. Activează citirea registrului intern EDLC odată cu CS.
WR Write(Scriere): mărime de intrare. Activează scrierea registrului intern EDLC odată cu CS.
INT Interrupt(Întrerupere): mărime de ieșire. Activat prioritar unei varietăți de condiții de transmitere și recepție; rămâne activ până când este citit registrul de stare care conține motivul întreruperii.
Reset(Resetare): mărime de intrare. Inițializează controlul logic, șterge registrul de comandă, registrul de transmitere a stărilor, biții 0-5 ai registrului de recepție a stării, buffer-ul de recepție și transmisie, setează biții de stare vechi/noi, activează RxDC și TxRET.
4.2 Convertorul de cod Manchester 8020
Caracteristici
Compatibil cu standardele IEEE 802.3/Ethernet(10 BASE 5), IEEE 802.3/Cheapernet(10 BASE 2) si Ethernet Rev. 1 Specifications
(10 = 10 Mbps; Base= Baseband; T = Twisted Pair)
(10 = 10 Mbps; Base= Baseband; 2 = 2x 100 meters)
Compatibil cu 8003 EDLC, 8005 Advanced EDLC
Codor/decodor Manchester și receptor cu PLL(Phase Loched Loop);
Receptor, circuite și filter pentru îndepărtarea sunetelor părăsite;
Transmite diferențial prin driver de cablu;
Capacitatea de a face o buclă locală pentru diagnosticare și izolare;
Circuit de ‘pază’(Watchdog) cu temporizator pentru a preveni transmiterea continuă ;
20Mhz oscilator din cristal ;
Tranceiver pentru interfață cu voltaj ridicat(16V) ;
Fig. 4.1.1Schema bloc funcțională
Tehnologie CMOS(Complementary metal–oxide–semiconductor)care funcționează cu un consum mic de putere, o sursă de 5V.
Descriere
Cipul de codare Manchester SEEQ 8020 realizează atât codarea cât și decodarea funcțiilor straturilor fizice ale rețelei locale Ethernet. Este compatibil cu orice standard ethernet definit de IEEE 802.3 și versiunea Ethernet Revision 1.
Configurația pinilor
Modul de funcționare
Este alcătuit din două părți: transmisie și recepție. Transmițătorul folosește codarea Manchester pentru a combina timpul și datele într-un flux de serie. De asemenea, transmite diferențial până la 50 metri prin perechea de fire răsucite. Receiver-ul detectează prezența datelor. 8020 MCC recuperează datele codate și le decodează. Datele și ceasul sunt combinate pentru a fi posibilă transmiterea lor printr-o singură pereche de fire răsucite și pentru a fi recuperate cu acuratețe. Codarea Manchester are o caracteristică aparte de a tranzita la mijlocul fiecărei celule de bit, o poziție pozitivă pentru bitul ‘1’ și una negativă pentru ‘0’. Decodarea se face divizând semnalul codat cu ajutorul unui PLL.
Decodarea Manchester și driver-ul diferențial de ieșire
Codarea combină ceasul și informațiile pentru transmițător. În codarea Manchester,prima jumătate din celula bitului conține o completare a informației, iar cealaltă jumătate conține adevărata informație. Astfel, o tranziție este întotdeauna garantată în mijlocul celulei de bit.
Codarea și transmiterea datelor începe cu activatea TxEN; prima tranziție este întotdeauna pozitivă pentru Tx(-) și negativă pentru Tx(+). În modul IEEE, la terminarea unei transmisii, TxEN devine inactiv și transmite în pereche apropiată spre zero. În modul Ethernet, la terminarea transmisiei, TxEn devine inactiv dar perechea transmisă rămâne sus. Încetarea transmisiei poate avea loc la mijlocul celulei de bit dacă ultimul bit este 1 și / sau la limita dintre biti dacă ultimul este 0. Pentru a face economie de curent, Tx(+) si Tx(-) sunt aduse la 100 mV diferențial, în 600 ns după ultima transmisie(modul IEEE). Curentul de întoarcere este garantat să fie mai mic de 1V.
Timer-ul Watchdog
Poate fi activat sau dezactivat de către semnalul LPBK/WDTD. Acesta începe să numere la începutul tranmisiei. Dacă TxEN devine inactiv înainte ca timpul să expire, numărătoarea este încheiată, iar timer-ul este pregătit pentru următoarea transmisie. Dacă timpul expiră înainte de terminarea transmiterii datelor, transferul va fi încheiat. Acest lucru se face prin dezactivarea drivere-lor de ieșire(voltajul diferențial de ieșire devine zero).
Circuitul Diferențial de intrare (Rx+, Rx-, COLL+ și COOL-)
Ca și în Fig 4.1.4, diferențialele Rx+, Rx-, COLL+ si COOL- sunt la exterior terminate de o pereche de rezistențe de 39,2Ω±1%, rezistențe înseriate pentru a obține o impedanță adecvată.
Condensatorul de 0,01µF este legat la masă pentru a avea o impedanță comună a curentului alternativ pentru cablul receptorului.
Ambele circuite( collision și receptorul) de intrare asigură un sunet între -140mV si -300mV(valoare maximă). Se pun filtre de sunet pentru cele 2 perechi de intrări pentru a nu obține semnale false. Perechea de recepție, are o valoare între 15-30ns, iar cea de colllision între 10-18ns. Pragul curentului continuu și filtrele de sunet ajută semnalele de recepție diferențiale mai mici de -140 mV cu o amplitudine apropiată de 15ns(10ns pentru perechea collision) să fie întotdeauna respinse, iar semnalele mai mari de -300mV și cu amplitudine mai mare de 30ns(18 ns pentru perechea collision) să fie mereu acceptate.
Decodorul Manchester și circuitul de recuperare a tactului
Filtru pentru date este realizat de circuitul de recuperare a datelor și a ceasului, folosind o tehnică în bucla de examinare a fazei. PLL are rolul de a simplifica datele care se transmit cu o modulație asimetrică între 8,25ns și -8.25ns sau, în cel mai rău caz, să atașeze semnalului de început o modulație asimetrică între 8,25ns și -8.25ns pe 12 biți. Timpul lui RxC nu va fi niciodată mai mare de 40ns.
Circuitul collision(coliziune)
O coliziune pe cablu Ethernet este sesizată de tranceiver care generează un semnal de 10MHz±10% pentru a indica prezența acesteia.
Bucla locală
În modul loopback(cu buclă locală), datele codate sunt trecute la PLL, nu la semnalele TX+/Tx-. Datele și ceasul recuperate sunt returnate la controlerul Ethernet. În timpul buclei locale, toate circuitele de transmitere/recepție, inclusiv filtrele pentru sunet, sunt testate, cu excepția driver-ului diferențial de ieșire și circuitele de intrare ale receptorului care se dezactivează.
Descrierea pinilor
Semnalele cip-ului MCC sunt grupate pe următoarele categorii :
Power Supply and Clock (sursa de putere și ceas);
Controller interface (controlul interfeței);
Transveiver interface (interfața transceiver-ului);
Miscellaneous (diverse).
Sursa de putere
Vcc: +5V
Vss: nul.
X1 si X2 (intrare) : Clock Crystal(ceas din cristal) : oscilator din cristal de 20MHz.
Controlul interfeței
RxC Receive Clock (output) (semnalul de tact recepționat): acest semnal este timpul recuperat de la circuitul de decodare al fazei. Este schimbat cu TxC când nu este prezentă nici o informație de intrare din care să rezulte un timp adevărat.
RxD Receive Data(output) (date de recepție) : semnalele de recepție sunt datele recuperate de la decodarea fazei.
CSN Carrier Sense Signal(output): indică controlerului dacă este activitate pe cablul coaxial. Este susținut când se primește informație sau când este prezent un semnal de coliziune. Nu mai este susținut la sfârșitul cadrului sau la sfârșitul coliziunii.
TxC Transmitt Clock(output) (semnal de tact transmis) : este un semnal de 10Mhz, derivat din oscilatorul intern. Acest ceas este întotdeauna activ.
TxD Transmit Data(input) : este informația de intrare serială care trebuie transmisă.
TxEN Transmit Enable(input) (transmisie activă) : permite informațiilor să fie transmise prin cablu. Este sincronă cu TxC. TxEN se activează odată cu primul bit de transmisie.
COLL Colllision (output) : indică controler-ului transmisiile a două sau mai multor stații sau rețele de cablu.
Interfața tranceiver-ului
Rx+ si Rx- perechea de receivere diferențiale la intrare (input) : transmite datele codate la 8020. Ultima transmisie este pozitivă pentru a indica sfârșitul cadrului.
COOL+ si COOL- perechea de coliziune diferențială(input) : este un semnal diferențial de 10Mhz±15% de la tranceiver, care indică coliziunea. Ultimul ciclu de transmisie este pozitiv. Acest semnal răspunde cu semnale în apropierea a 5Mhz-11,5MHz.
Tx+ si Tx- perechea de transmitere diferențială la ieșire (output) : transmite datele codate la tranceiver.
5.1 Configurarea unei plăci de rețea
Pentru configurarea unei plăci de rețea trebuie să se selecteze Start, Settings, Control Panel, Network Connections. În această secțiune se găsește icoana Local Area Connection (dacă există o rețea, deci, în prealabil, mai multe interfețe de rețea, se verifică dacă interfața selectată este cea a plăcii de rețea care este conectată la modemul de cablu ). Se apasă butonul din dreapta al mouse-ului pe Local Area Connection iar din meniul care apare se selectează Properties.
În imaginea de mai sus numele placii de rețea este IBM Netfinity , aceasta trebuie tot timpul să fie Connected, adică activată (dacă această este Disabled, se va activa cu right-click pe Local Area Connection -> Enable) .
În fereastra cu numele Local Area Connection Proprieties: din secțiunea This connection usues the following items se selectează meniul Internet Protocol (TCP/IP), se verifică dacă este bifat și se apasă butonul Properties
Pentru funcționarea protocolului TCP/IP, orice sistem trebui să aibă o adresă IP unica.
Configurarea TCP/IP
În meniul General se selectează Use the following IP address și se introduce: IP address ,Subnet Mask și Default Gateway-ul. Apoi se selectează Use the following DNS server addresses unde se introduce adresa server-ului folosit.
5.2 Configurarea unei rețele wireless
Generalitati
Pentru a realiza o rețea wireless avem nevoie de un router wireless sau un Access Point și de echipamente cu capabilitati de conectare wireless (notebook, desktop, PDA, Play Station sau telefon mobil cu wireless).
În prima fază folosind un calculator conectat la router prin cablu se realizează setarile pentru conectarea la Internet și abia apoi setările privind conexiunea wireless.
Setarile de baza wireless
Pentru început se realizează setările de bază (parametrii conexiunii radio) în routerul wireless sau Access Point. Setările sunt aceleasi indiferent de producător, dar denumirile lor pot fi diferite.
Modul Wireless
Partea de wireless poate funcționa în mai multe moduri și poate diferi
în funcție de producător sau de versiunea de firmware.
Modurile pot fi:
– AP (Access Point), este modul cel mai des utilizat, fiind specific
modului Infrastructure, în care două device-uri wireless nu sunt conectate direct, ci prin intermediul router-ului sau Access Point-ului.
– Client, în acest mod partea radio conectează wireless portul WAN din router la un punct distant. Se folosește, de exemplu, în cazul unei conexiuni wireless cu providerul.
– Ad-Hoc, în acest mod clienții se pot conecta direct între ei ,
conexiunea dintre ei nu mai trece prin router.
– Client Bridged, în acest mod partea radio conectează wireless partea
LAN a routerului cu un punct distant. Astfel partea LAN va fi în aceeași rețea cu partea LAN a punctului distant.
Standardul conexiunii wireless (B, G sau A) ales trebuie să fie suportat atât de router cât și de device-urile wireless din rețea. În banda de 2,4 Ghz pot fi folosite standardele B și G, iar în banda de 5 GHz standardul A. Viteza maximă pentru standardul B este de 11 Mbps, iar pentru G și A este 54 Mbps. Dacă în rețea aveți device-uri care folosesc standarde diferite se poate seta Mixed.
SSID (Security Set Identifier) sau Wireless Network Name este numele asociat rețelei wireless. Acest parametru este setat cu numele producătorului sau modelul de router sau Access Point.
Wireless Channel
Puteți seta unul din cele 13 canale disponibile pentru Europa.
Wireless Broadcast SSID
Această opțiune poate fi activată sau nu. Dacă este activă se va afișa numele (SSID) în rețea iar dacă nu este activă, când se va scana spectrul, rețeaua nu va fi afișată.
După ce sunt setați toți acești parametrii, se realizează o conexiune wireless de probă cu un echipament (laptop) fără nici o măsură de securitate (criptare). Pentru aceasta Wireless Security trebuie setat: Disabled.
Conectarea la o rețea wireless nesecurizată
Pe laptop se deschide View Available Wireless Networks, apoi se apasă Refresh network list. Din lista de rețele detectate se selectează rețeaua creată anterior (care apare Unsecure wireless network), apoi se apasă Connect.
Va apare un mesaj că vă conectati la o rețea nesigură nefiind criptată, și se apasă Connect Anyway.
Dacă totul a decurs OK ar trebui să aveți pe laptop conexiune wireless la Internet.
Securitatea retelei wireless
Wireless MAC Filtering este cea mai simplă metodă pentru limitarea accesului într-o rețea wireless. Doar echipamentele wireless, cărora în prealabil le-a fost înregistrată adresa MAC în router sau Access Point, se vor putea conecta în rețeaua wireless.
Ascunderea SSID (Wireless Broadcast SSID Disabled) este o metodă pentru limitarea accesului neautorizat într-o rețea wireless.
Securizarea retelei se poate face cu WEP sau WPA.
WEP (Wired Equivalent Protection) este o metodă de criptare:
– folosind 64 biti (10 caractere hexa) sau 128 biți (26 caractere hexa).
– autentificare Open sau Shared Key
Acum aceasta criptare WEP cu 64 biti poate fi spartă în cateva minute, iar cea cu 128 biti în cateva ore, folosind aplicații publice.
WPA-PSK (WPA Preshared Key sau WPA-Personal) este o metodă mult mai sigură decat WEP. WPA2 este metoda cea mai sigură de criptare, fiind o variantă îmbunatatita a metodei WPA. Și aceste criptari (WPA si WPA2) pot fi sparte dacă parola conține puține caractere sau este un cuvânt aflat în dicționar. Pentru a face imposibilă spargerea acestei criptări folosiți parole lungi, generate aleator.
Conectarea la o retea wireless securizată
După ce s-a realizat, de probă, o conexiune wireless nesecurizată este recomandată securizarea conexiunii folosind WEP sau WPA.
În exemplul următor este setat în router, în secțiunea Wireless Security, urmatoarele: WEP, key 1, 64 bits, passphrase parola
Pe laptop se deschide View Available Wireless Networks, Refresh network list. Din lista de rețele detectate se selectează rețeaua creată anterior (care apare Security-enabled wireless network) și se apasă Connect.
Pentru autentificare trebuie să se introducă parola setată anterior pe router, și să se apese Connect.
Daca totul a decurs corect în View Available Wireless Networks ar trebui să apară conexiunea wireless.
Cap VI. Sistem de transmitere serială a datelor între două module
Se vor transmite cadre de 32 octeți, cu o frecvență de 2,048 MHz. Impulsul de sincronizare SYNC va avea durata unui impuls de tact și perioada de 125 µs. Frontul său crescator va marca începutul transmiterii unui nou eșantion de date. Într-o perioadă se vor transmite 256 biți, câte un octet pentru fiecare dată(Fig 6.1).
Schema electrică a convertorului paralel-serie(Fig. 6.3) este construită din doua numarătoare sincrone, binare, 74LS163 și un registru de deplasare 74LS166. Cele două circuite 74LS163 formează un numărator sincron, modulo 256. Ieșirile X0, X1, X2 determină numărul bitului transmis, iar ieșirile X3, X4, X5, X6, X7 specifică numărul datei transmise.
Conversia paralel-serie este realizată de circuitul 74LS166. Bitul D0 este conectat la intrarea H, astfel încât ordinea de transmitere serială a biților este D0-D7.
Pe durata bitului D7 a fiecărei date, semnalul BIT7 validează intrarea LD a registrului 74LS166. Acesta se va incărca cu biții D0-D7(Fig. 6.4). Valoarea acestor biți este relevantă doar la apariția frontului crescător al semnalului de incărcare LD(se va ține seamă de timpul de stabilire și menținere). Din acest motiv magistrala de date paralel poate fi folosită în alte scopuri, în intervalul de timp disponibil.
Fig. 6.3 Convertor paralel serie
Modulul destinației, care convertește serie-paralel datele(Fig. 6.5), este format dintr-un numărător modulo 256, dintr-un registru de deplasare 74LS164 si dintr-un latch 74LS377. Număratorul, cu ajutorul căruia se reconstituie numărul datei și a bitului transmis, este sincronizat cu numărătorul din partea de transmisie cu ajutorul semnalului SYNC. Acest semnal încarcă numărătorul de la recepție cu 0 astfel încât numaratoarele din ambele module să înceapă sa numere de la 0 în același moment.
În figura 6.6 sunt prezentate, în detaliu, diagramele de timp aferente conversiei serie-paralela a datelor. Recepția integrală a unei date se obține la ieșirile QA-QH ale registrului 74LS164 pe durata perioadei de tact urmatoare recepționării ultimului bit D7 al octetului. Data recepționată este transferată în registrul 74LS377(semnalul de validare fiind BIT0) și devine disponibilă la ieșirile PD0-PD7 după încă un impuls de tact(în același timp în registrul 74LS164 începe recepția datei următoare).
Fiecare octet recepționat rămâne pe magistrala de date paralel un interval de timp egal cu 125µs.
Pentru a obține un semnal de tact la fiecare 125µs, am folosit un astabil: circuitul integrat MMC 4047B. Alimentarea acestuia se face prin pinul 14 de la o sursă de curent continuu care debitează maxim +7V. Deoarece 4047B este un multivibrator care poate opera ca un monostabil sau ca un astabil, rezistența Rx și condensatorul Cx trebuie să aibe anumite valori prezentate în tabelul de mai jos:
Cx=500pF
Rx=57KΩ
Lista de componente folosite:
Dispozitive pasive:
Circuite integrate:
Calculul economic:
Piesele întregului ansamblu costă 7,9 Lei
Listă cu prescurtări și abrevieri:
BIBLIOGRAFIE:
Mârșanu R. : Calculatoare personale. Elemente arhitecturale. Editura ALL, 2001 ;
Alex. Chivu, Florin Codrut Nemțanu: Protocoale de comunicație utilizate în modelulTCP/IP pentru securitatea informației. Editura Printech 2004 ;
http://www.digchip.com/datasheets/parts/datasheet/
http://www.cisco.com/
http://wikipedia.org/
http://www.regielive.ro/
http://mediait-academy.blogspot.com
http://computer.howstuffworks.com/wireless-internet3.htm
http://softpedia.com/
http://www.elecfree.com/electronic
http://www.rdsor.ro
http://www.alphanet.ro
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Retea DE Microcalculatoare Pentru Informatizarea Unei Societati Comerciale (ID: 149351)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.