Das klassische Ethernet/IEEE 802

 Ethernet ist wohl die am häufigsten verwendete Netztechnologie im LAN-Bereich. Das Ethernet wurde vom Xerox Palo Alto Research Center anfang der 70er Jahre entwickelt [#!hela92!#]. Später beteiligten sich die Firmen DEC und Intel an der Entwicklung des Ethernet. Diese drei Firmen (abgekürzt DIX) verabschiedeten 1980 die Spezifikation Ethernet V1.0. Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) arbeitete ausgehend von der Version 1.0 des Ethernets eigene Entwürfe aus, an diese dann DIX seine Version 1.0 anzupassen versuchte. Das Resultat war die Spezifikation DIX Ethernet V2.0. Die weiteren Beschreibungen beziehen sich auf die Spezifikationen des Institute of Electrical and Electronics Engineers.

Das Ethernet verwendet eine Bus-Topologie, alle Datenendeinrichtungen (DEE) sind dabei an ein Kabel, das an beiden Enden durch einen Widerstand abgeschlossen ist, angeschlossen (siehe Abbildung ).

 

Abbildung:   Ethernet

Für eine Übertragung zwischen den Datenendeinrichtungen verwendet die Ethernet-Technologie Protokolle der Schichten 2b bis 1 (siehe Abbildung ) im OSI-Referenzmodell.

 

Abbildung:   Schichten der Ethernet-Technologie

Die Schicht 2 besteht bei Ethernet aus zwei Teilschichten Logical Link Control (LLC) (in IEEE 802.2 spezifiziert) und Medium Access Control (MAC) (standardisiert in IEEE 802.3). Die LLC-Schicht verwirklicht die Funktionalität von gängigen OSI-Schicht 2 Protokollen, wie z.B. High-Level Data Link Control (HDLC). Da sich beim Ethernet die Datenendeinrichtungen ein Medium für die Übertragung untereinander teilen, ist ein Verfahren für den Zugriff auf dieses notwendig. Dieses Verfahren ist in Schicht 2a angesiedelt.

Auf der LLC-Schicht stehen drei Dienste zur Verfügung:

• Unacknowledged Connectionless Mode Service
  Ein Datagramm-Dienst.
• Connectionmode Service
  Ein verbindungsorientierter Dienst.
• Acknowledged Connectionless Mode Service
  Ein bestätigter Datagramm-Dienst.

Die Service Access Points dieser drei Dienste besitzen die Dienstprimitiven aus Tabelle .

 

Dienst Dienstgruppe Dienst- Verwendung primitive

1 DL-UNITDATA request Datagramm-Austausch indication

2 DL-CONNECT request Verbindungsaufbau indication response confirm

DL-DATA request Datenaustausch indication

DL-DISCONNECT request Verbindungsabbau indication

DL-RESET request Wiederaufbau indication response confirm

DL-CONNECTION-FLOW-CONTROL request Flußsteuerung indication

3 DL-DATA-ACK request Datagramm-Übergabe indication

DL-DATA-ACK-STATUS indication Quittungsmeldung

DL-REPLY request Sendeaufruf indication

DL-REPLY-STATUS indication Empfangsanzeige

DL-REPLY-UPDATE request Voranzeige Sendeaufruf

DL-REPLY-UPDATE-STATUS indication Bestätigung Voranzeige

Das LLC-Protokoll ist in Anlehnung an das HDLC-Protokoll entstanden. LLC-Frames sind nach Abbildung aufgebaut.

 

Abbildung:   LLC-Format

Die in DSAP und SSAP enthaltenen Adressen dienen für das Demultiplexen an den SAPs des Ziels (DSAP) und der Quelle (SSAP). Mit diesen Werten wird der LLC-Dienst und die Instanz der übergeordneten Schicht adressiert. Im Control-Feld werden der Frametyp und gegebenenfalls Sequenznummern angegeben.

Für den Transport der LLC-Frames greift dieses Protokoll auf die Dienstprimitve der MAC-Schicht zurück, welche folgende sind:

• MA-UNITDATA.request(Source Address, Destination Address, Data,
Priority, Service Class)
• MA-UNITDATA.indication(Destination Address, Source Address, Data,
Reception Status, Priority, Service Class)
• MA-UNITDATA-STATUS.indication(Destination Address, Source Address,
Transmission Status, Provided Priority, Provided Service Class)

Auf Schicht 2a gibt es nur einen unbestätigten verbindungslosen Dienst. Die Übertragung einer SDU auf OSI-Schicht 2a erfolgt mit dem MAC-Frame aus Abbildung .

 

Abbildung:   MAC-Format

Das Mediumzugriffsverfahren hat dafür zu sorgen, daß ein MAC-Frame auf das Medium entlassen wird. Das Verfahren, das der Standard IEEE 802.3 für den Zugriff definiert, wird Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect (CSMA/CD) genannt. Die Funktionsweise ist wie folgt (siehe Abbildung ):

 

Abbildung:   CSMA/CD-Zugriffsverfahren [#!hela92!#]

1.

Liegt ein Frame zur Übertragung vor, muß die DEE überprüfen, ob das Medium momentan nicht genutzt wird.

2.

Ist das Medium ungenutzt, kann nach 9,6 Mikrosekunden mit der Übertragung begonnen werden.

3.

Falls eine Übertragung im Gange ist, muß gewartet werden bis diese vorbei ist, dann kann aber sofort übertragen werden.

4.

Während der Übertragung muß das Medium abgehört werden, ob keine anderes Datenendgerät auch sendet, und somit die Übertragung stört.

5.

Wird die Übertragung gestört (Kollision), muß ein Störsignal (Jam-Signal) auf das Medium gesendet werden.

6.

Nachdem das Jam-Signal gesendet wurde, wird gemäß der Backoff-Strategie gewartet. Nach der Wartezeit wird mit Schritt 1 fortgefahren.

Die Wartezeit gemäß der Backoff-Strategie wird wie folgt berechnet: . Die SlotTime ist durch die Übertragungszeit eines Paketes mit Minimalgröße (64 Octets) bestimmt (). Die Zahl i ist eine gleichverteilte Zufallsgröße aus dem Intervall [0; 2^k], wobei ist. n ist die Nummer des Wiederholungsversuchs, sie ist auf maximal 16 beschränkt. Wird diese Zahl erreicht wird eine Fehlermeldung zurückgegeben. Wichtige Werte des Ethernets können der Tabelle entnommen werden.

 

Übertragungsrate 2|l|10Mbit/s

Maximale Paketgröße 2|l|1518 Octets

Minimale Paketgröße 2|l|64 Octets

Jam-Signal 2|l|32Bit