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Ethernet-Kapselung:

Dieses Kapitel beginnt mit einer Erörterung der Ethernet-Technologie einschließlich einer Erklärung der MAC-Unterschicht und der Ethernet-Rahmenfelder.

Ethernet ist eine von zwei heute verwendeten LAN-Technologien, wobei die andere drahtlose LANs (WLANs) sind. Ethernet verwendet drahtgebundene Kommunikation, einschließlich Twisted Pair, Glasfaserverbindungen und Koaxialkabel.

Ethernet arbeitet in der Datensicherungsschicht (Data Link Layer) und in der Bitübertragungsschicht (Physical Layer). Es handelt sich um eine Familie von Netzwerktechnologien, die in den IEEE-Normen 802.2 und 802.3 definiert sind. Ethernet unterstützt folgende Datenbandbreiten:

• 10 Mbps
• 100 Mbps
• 1000 Mbps (1 Gbps)
• 10.000 Mbps (10 Gbps)
• 40.000 Mbps (40 Gbps)
• 100.000 Mbps (100 Gbps)

Wie in der folgenden Tabelle gezeigt, definieren Ethernet-Standards sowohl die Layer-2-Protokolle als auch die Layer-1-Technologien.

Data-Link-Sublayers (Sicherungsschicht Subschichten):

Die IEEE 802 LAN/MAN-Protokolle, einschließlich Ethernet, verwenden zum Betrieb die folgenden zwei getrennten Teilschichten der Sicherungsschicht. Es handelt sich um die Logical Link Control (LLC) und die Media Access Control (MAC).

Es sei daran erinnert, dass LLC und MAC die folgenden Rollen in der Sicherungsschicht haben:

LLC-Unterschicht - Diese IEEE-802.2-Unterschicht kommuniziert zwischen der Netzwerksoftware auf den oberen Schichten und der Gerätehardware auf den unteren Schichten. Sie platziert Informationen in den Rahmen, die angeben, welches Protokoll der Netzwerkschicht für den Rahmen verwendet wird. Diese Informationen ermöglichen es mehreren Schicht-3-Protokollen wie IPv4 und IPv6, dieselbe Netzwerkschnittstelle und dasselbe Medium zu verwenden.

MAC-Unterschicht - Diese Unterschicht (z. B. IEEE 802.3, 802.11 oder 802.15) ist in Hardware implementiert und für die Datenkapselung und Medienzugriffskontrolle zuständig. Sie ermöglicht die Adressierung der Sicherungsschicht und ist mit verschiedenen Technologien der Bitübertragungsschicht integriert.

MAC-Subschicht:

Die MAC-Unterschicht ist für die Datenkapselung und den Zugriff auf die Medien verantwortlich.

Kapselung der Daten:

Die IEEE-802.3-Datenkapselung umfasst Folgendes:

• Ethernet-Frame: Dies ist die interne Struktur des Ethernet-Frames.
• Ethernet-Adressierung: Der Ethernet-Frame enthält sowohl eine Quell- als auch eine Ziel-MAC-Adresse, um den Ethernet-Frame von der Ethernet-NIC zur Ethernet-NIC im selben LAN zu liefern.
• Ethernet-Fehlererkennung: Der Ethernet-Frame enthält einen Frame Check Sequence (FCS)-Anhänger, der zur Fehlererkennung dient.
  Zugriff auf die Medien

Die IEEE 802.3 MAC-Subschicht enthält die Spezifikationen für verschiedene Ethernet-Kommunikationsstandards über verschiedene Medientypen, einschließlich Kupfer und Glasfaser.

Erinnern Sie sich daran, dass Legacy-Ethernet mit einer Bustopologie oder Hubs ein gemeinsam genutztes, halb-duplexes Medium ist. Ethernet über ein Halbduplex-Medium verwendet ein konfliktbasiertes Zugriffsverfahren, Carrier Sense Multiple Access/Kollisionserkennung (CSMA/CD). Dadurch wird sichergestellt, dass immer nur ein Gerät gleichzeitig sendet. CSMA/CD ermöglicht mehreren Geräten die gemeinsame Nutzung desselben Halbduplex-Mediums und erkennt eine Kollision, wenn mehr als ein Gerät gleichzeitig versucht, zu übertragen. Es bietet auch einen Back-Off-Algorithmus für die erneute Übertragung.

Heutige Ethernet-LANs verwenden Switches, die im Vollduplex-Modus arbeiten. Vollduplex-Kommunikation mit Ethernet-Switches erfordert keine Zugriffskontrolle durch CSMA/CD.

Ethernet-Rahmen-Felder:

Die minimale Ethernet-Rahmengröße beträgt 64 Byte und die maximale Größe 1518 Byte. Dies umfasst alle Bytes vom Feld der Ziel-MAC-Adresse bis zum Feld der Frame Check Sequence (FCS). Das Präambel-Feld wird bei der Beschreibung der Größe des Frames nicht berücksichtigt.

Jeder Frame mit einer Länge von weniger als 64 Bytes wird als "Kollisionsfragment" oder "Runt Frame" betrachtet und von den Empfangsstationen automatisch verworfen. Frames mit mehr als 1500 Byte Daten werden als "Jumbo"- oder "Baby-Riesen-Frames" betrachtet.

Wenn die Größe eines übertragenen Frames kleiner als das Minimum oder größer als das Maximum ist, verwirft das Empfangsgerät den Frame. Fallengelassene Frames sind wahrscheinlich das Ergebnis von Kollisionen oder anderen unerwünschten Signalen. Sie werden als ungültig betrachtet. Jumbo-Frames werden in der Regel von den meisten Fast Ethernet- und Gigabit Ethernet-Switches und NICs unterstützt.