Ethernet (Hub, Switch)

• definujte technológiu Ethernet, štandardy, protokoly 
• charakterizujte jednotlivé varianty Ethernetu 
• popíšte Ethernetový rámec 
• definujte prístupové metódy CSMA/CD, CSMA/CA, Token ring
• popíšte technológiu Ethernet z hľadiska vrstiev OSI modelu 
• vysvetlite pojem fyzické adresovanie 
• definujte pojem unicast, multicast, broadcast 
• charakterizujte protokol ARP 
• porovnajte hardvér lokálnych sietí switch a hub

Linková vrstva je druhá zo siedmich vrstiev modelu OSI a špecifikuje spôsob prenosu paketov fyzickou vrstvou, vrátane rámcovania (t. j. špeciálne bitové vzory označujúce začiatok a koniec paketu). Napríklad Ethernet má polia v hlavičke paketu, ktoré špecifikujú pre ktorý stroj alebo stroje v sieti sú pakety určené. Príkladom protokolov linkovej vrstvy sú Ethernet, Wireless Ethernet, SLIP, Token Ring a ATM.

Ehernet

ETHERNET - Ethernet je rámcová technológia počítačových sietí pre lokálne siete (LAN). Ethernetová vrstva sa niekedy rozdeľuje ešte na Logical Link Control (riadenie logického spojenia) a Media Access Control (riadenie prístupu k médiu).

Štandard -  IEEE 802.3 - krútená dvoj linka, koaxiálne, optické káble

Varianty ethernetu

10 / 100 / 1000 BASE

Ethernetový rámec

Formát rámca sa opisuje pomocou oktetov (8 bitov). Dôvodom je presnosť definície, pretože niektoré počítače môžu pracovať s inou základnou dĺžkou bajtu (napr. 4 alebo 10 bitov), čo by v počítačových sieťach spôsobovalo nekompatibility. Nižšie uvedená tabuľka popisuje rámec Ethernet II a 802.3, ktoré sa líšia využitím jedného poľa pre typ alebo pre dĺžku (vysvetlenie je pod tabuľkou).

Metódy prístupu k médiu

Viac v článku  >> Linková vrstva <<


MAC (Media Access Control - riadenie prístupu k médiu) adresa je identifikačné číslo sieťového adaptéra slúžiace na jednoznačnú identifikáciu sieťového rozhrania v lokálnych počítačových sieťach typu Ethernet, Token Ring a mnohých ďalších.

UNICAST - karta  posiela konkrétnej karte, napríklad 34:00:6e:b1:08:aa → e7:07:cc:6a:ba:30

MULTICAST - karta posiela skupine kariet, napríklad 34:00:6e:b1:08:aa → 01:00:5e:6a:ba:30

BROADCAST - karta posiela všetkým kartám, ktoré môžu správu prijať (sú v rovnakej sieti LAN), napríklad 34:00:6e:b1:08:aa → ff:ff:ff:ff:ff:ff

ARP protokol - Protokol rozlišovania adries (angl. address resolution protocol), skr. ARP, je protokol, ktorého úlohou je zisťovanie fyzickej adresy (hardvérovej, adresy na spojovej vrstve) hostiteľa, ak je známa iba jeho IP adresa, alebo iná adresa sieťovej vrstvy. Primárne je teda určený na prekladanie IP adries na MAC adresy na lokálnej sieti LAN.

Switch

Prepínač (ang. switch) je aktívny prvok počítačovej siete, ktorý spája jej jednotlivé časti. Prepínač slúži ako centrálny prvok v sieťach hviezdicovej topológie. V minulosti sa ako centrálny prvok v týchto sieťach používal rozbočovač (ang. hub).

Prepínače sú v porovnaní s rozbočovačom inteligentnejšie, podľa MAC adresy dokážu rozpoznať, kam majú byť dáta doručené a tak prepínač dáta nepreposiela na všetky porty súčasne. Vďaka tomu je omnoho efektívnejší ako rozbočovače.

Prepínač v pamäti vytvorí a udržiava tabuľku MAC adries všetkých zariadení pripojených k jednotlivým portom. Po jeho štarte je však celá MAC tabuľka prázdna a preto sa správa ako rozbočovač. Rozposiela dátové rámce všetkým pripojeným zariadeniam, no prijíma ho len zariadenie, pre ktoré je rámec určený. Odpoveďou naň sa zariadenie zapíše do MAC tabuľky prepínača. Keď dátový rámec príde na port prepínača, prepínač porovná cieľovú MAC adresu v rámci so svojou tabuľkou MAC adries. Tak je prepínač schopný určiť, na ktorý port má prijatý dátový rámec preposlať.

Prepínače pracujú na Linkovej vrstve OSI modelu. Umožňujú segmentáciu siete na kolízne domény (ang. collision domain). Každý port prepínača predstavuje oddelenú kolíznu doménu a poskytuje celú šírku pásma sieťového média jednému alebo viacerým uzlom pripojeným k tomuto portu. Čím menej uzlov je v kolíznej doméne, tým väčšia šírka pásma pripadá na každý uzol a zmenšuje sa počet kolízií.

Prepínače, ktoré pracujú s údajmi na Sieťovej vrstve OSI modelu, sa nazývajú viacvrstvové prepínače (ang. multilayer switch).

Fixne konfigurovateľné prepínače
Fixne konfigurovateľné prepínače majú od výrobcu daný počet Ethernetových rozhraní (ang. interfaces), ktorý je nemenný. Sú určené ako pre malé domácnosti tak aj pre veľké firmy. Pre domácnosti väčšinou obsahujú 5, 8 až 16 rozhraní a ich možnosti konfigurácie sú značne obmedzené. Výkonnejšie prepínače majú bežne 24 až 48 rozhraní. Obsahujú tiež softvér, ktorý poskytuje široké možnosti konfigurácie. Okrem počtu rozhraní pri kúpe prepínača rozhoduje aj výkon. Od výkonu sa odvíja aj cena. Výkon určuje rýchlosť preposielania rámcov, rýchlosti jednotlivých portov či kvalita vnútorných komponentov.

Modulárne prepínače
Modulárne prepínače sú druhom, ktorý sa prevažne využíva vo veľkých firmách a priemysle. Ich výhodou je, že obsahuje moduly, do ktorých sa dávajú linkové karty (ang. line cards). Tie obsahujú rôzne druhy rozhraní, a tak nemusí ísť len o Ethernetové rozhrania.

Stackable prepínač
Stackable prepínače sú prepínače, ktoré sa skladajú z viacerých prepínačov. Výhodné sú pri rozširovaní sieti, kde sa nemusí kupovať jedno celé nové zariadenie, ale stačí len dokúpiť jeden takýto prepínač. Navzájom sú prepojené pomocou špeciálnych back plane káblov.

Prepínače sa ďalej delia podľa spôsobu spracovania údajov, spôsobu prepínania, typu pamäte, ktorá spracúva prijaté signály alebo podľa smeru komunikácie (ang. Duplex).

Hub

Ethernetový rozbočovač je aktívny prvok počítačovej siete, ktorý umožňuje jej vetvenie a je základom sietí s hviezdicovou topológiou. Chová sa ako viacportový opakovač. To znamená, že všetky dáta, ktoré prichádzajú na jeden z portov skopíruje na všetky ostatné porty, bez ohľadu na to, na ktorom porte sa nachádza zariadenie, ktorému sú dáta adresované. Rozbočovač zväčšuje kolíznu doménu. To má za následok, že všetky zariadenia na danom segmente siete „vidia“ všetky rámce, aj tie, ktoré sú adresované iným zariadeniam a u väčších sietí to znamená zbytočné preťažovanie tých zariadení, ktorým dáta v skutočnosti nepatria.

Rozbočovače pracujú na Fyzickej vrstve OSI modelu.

Nástupcom sieťových rozbočovačov sú prepínače (switche), ktoré sieťovú prevádzku inteligentne prepínajú (pracujú na Linkovej vrstve OSI modelu). V súčasnej dobe sú rozbočovače skôr lacnejšou, ale menej efektívnou alternatívou ku prepínačom. Používajú sa väčšinou v menších domácich alebo podnikových sieťach.