Рассмотрим, как IP и другие протоколы пакетируют кадры для пересылки по локальным сетям. Классическая локальная сеть предполагает следующие свойства:

■ Станции совместно используют физический носитель.

■ Существуют правила управления доступом к носителю (Media Access Control — MAC), определяющие моменты времени, когда станция может пересылать данные.

■ Данные передаются в кадрах.

Начнем с сетей Ethernet, поскольку они предоставляют наиболее простой пример реализации локальных сетей.

Локальные сети Ethernet первыми смогли передавать датаграммы IP. Компании Digital Equipment Corporation (DEC), Intel Corporation и Xerox Corporation совместно определили исходную спецификацию DIX Ethernet в 1980 г. Пересмотренная версия 2 этой спецификации появилась в 1982 г.

Традиционным магистральным носителем для данной технологии является узкополосный коаксиальный кабель. Первоначально применялся жесткий полудюймовый кабель с сопротивлением 50 Ом. Позднее стал использоваться тонкий и более гибкий коаксиальный кабель в 1/4 дюйма, названый thinnet (тонкий сетевой) или cheapernet (дешевый сетевой), а еще позднее многие сети перешли на применение витых пар. Скорость передачи сигналов в 10 Мбит/с превалировала достаточно долгое время, однако сейчас доступна скорость пересылки в 100 Мбит/с. Сегодня DIX Ethernet может работать на широкополосных коаксиальных или волоконно-оптических кабелях.

Различия между вариантами Ethernet отражаются в следующей нотации:

Таким образом, 10BASE5 означает узкополосный (baseband) коаксиальный кабель со скоростью передачи данных в 10 Мбит/с и максимальной длиной сегмента в 500 м. Спецификация для тонкого кабеля 10BASE2 означает узкополосный коаксиальный кабель со скоростью передачи данных в 10 Мбит/с и максимальной длиной сегмента в 200 м.

10BROAD36 должна означать широкополосный коаксиальный кабель со скоростью обмена в 10 Мбит/с и максимальной длиной сегмента в 3600 м. Обозначениями для витых пар и волоконной оптики являются 10BASET и 10BASEF соответственно, хотя это и не вполне согласуется с правилами нотации.

DIX Ethernet использует простую процедуру MAC с очень длинным названием: множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — CSMA/CD).

Интерфейс для работы с данными пакетирует информацию в кадры и прослушивает состояние носителя. Когда носитель свободен, интерфейс начинает пересылку данных (см. рис. 4.12).

Рис. 4.12. Управление доступом к носителю в Ethernet

Заголовок кадра содержит физический адрес интерфейса назначения, часто называемый MAC-адресом. Система с указанным в кадре адресом принимает посланное сообщение и обрабатывает его. Если две или больше станций одновременно начинают пересылку данных, возникает конфликт. Пересылка отменяется на случайный для каждой станции промежуток времени и повторяется снова (каждая станция при этом будет начинать пересылку уже в разное время.— Прим. пер.).

Формат кадров DIX Ethernet с датаграммами IP показан на рис. 4.13.

Адреса источника и назначения имеют длину по 6 октетов (сами адреса администрируются IEEE). Значение типа в X'08-00 означает пересылку датаграмм IP.

Рис. 4.13. Кадр DIX Ethernet с датаграммой IP

В Ethernet существуют значения типов и для других протоколов (см. документ IANA Assigned Numbers). Носитель может использоваться совместно несколькими протоколами, поскольку в каждом кадре Ethernet идентифицируется тип протокола, что позволяет станции назначения переслать полученную информацию нужной процедуре.

Для правильной работы протокола CSMA/CD требуются кадры длиной не менее 64 октетов. Следовательно, для очень коротких датаграмм нужно будет добавить незначащий заполнитель.

После того как DIX Ethernet и другие технологии локальных сетей доказали на компьютерном рынке свою полезность, IEEE организовала комитет 802 по разработке и публикации стандартов для технологий локальных сетей.

Стандарты из серии 802, объединяющие разработки разных производителей, были признаны ISO и повторно опубликованы как документы этой организации.

Стандарты 802 касаются физических носителей, управления доступа к носителю и форматов кадров для различных типов локальных сетей. Например:

■ 802.3 описывает несколько измененную версию Ethernet.

■ 802.4 специфицирует широковещательную локальную сеть с пересылкой маркера, разработанную для производственных помещений.