CCNA1 – Module 6 Ethernet Fundamentals Fragen: webmaster@munz-udo.de

Geschichte von Ethernet Ursprüngliche Idee aus Rundfunk-Studie auf Hawaii  Alohanet (ca. 1970) Ca. 1980 erstes Netz bei Xerox. Erster Standard durch Konsortium aus Digital – Intel – Xerox  DIX. Bis heute DIX-Frame bzw. Ethernet-II. Ca. 1985 Standardisierung von LAN's durch IEEE in den 802.x-Standards. IEEE-Ethernet ist 802.3  Anderer Frame als DIX/Ethernet-II Ca. 1995 100Mbs-Ethernt Ca. 1999 1Gbs-Ethernet Ca. 2000 10Gbs-Ethernet

Ethernet im Wandel der Zeit 10Base-5 10Base-2 10Base-T 100Base-TX 1000Base-T (1000Base-CX von untergeordneter Bedeutung) 1000Base-SX 1000Base-LX Je nach Bandbreitenbedarf kann andere Ethernet-Variante eingesetzt werden. Die grundsätzliche verwendete Technologie bleibt dabei gleich.

OSI-Modell und Ethernet Normierung betrifft Layer 2a (MAC) und Layer 1 LLC (Layer 2b) nicht technologieabhängig MAC (Layer 2a) Layer 1 Data Link Layer

IEEE 802.3- und Ethernet-II-Frames Unterschied primär an den gekennzeichneten Stellen. DIX-Frame spezifiziert nur das Protokoll im Data-Bereich. Hierfür werden Zahlen oberhalb von 0x600 verwendet. Diese Variante wird vom 802.3-Frame auch unterstützt (Type). Bei einem echten 802.3-Frame steht hier dann aber eine Längenangabe (die < als 0x600 ist). Am Beginn des Datenbereichs folgen dann Angaben zum Protokoll ( 802.2- oder LLC-Header) (siehe auch c't 14/97 Daten-Waggons im Netz)

Frame Check Sequence (FCS)

Ethernet-II- bzw. DIX-Frame SFD bei DIX noch nicht extra ausgewiesen. Letztes Octet der Preambel aber identisch mit 802.3-SFD. Keine Längenangabe im Ethernet-Frame – steht im transportierten Protokoll der Data-Payload.

Medienzugriffskontrolle (MAC) Die Zugriffskontrolle ist für unterschiedliche LAN's nicht einheitlich. Ethernet verwendet ein nicht deterministisches Verfahren  CSMA/CD Token Ring bzw. FDDI verwenden einen speziellen Frame (Token) der das Übertragungsrecht freigibt.

Carrier Sense Multiple Access – Collision Detect (CSMA/CD) Laufzeitproblematik!

Carrier Sense Multiple Access – Collision Detect (CSMA/CD)

Kollision bei einer 10Mbs-Collision-Domain

Slot-Time bei halb-duplex Ethernet Um Kollisionserkennung sicherzustellen muss ein Frame eine Mindestlänge haben  Slot-Time Slot-Time berechnet sich aus der Worst-Case-Zeit die ein Frame von einem Ende des Netzes zum anderen Ende und zurück benötigt. Bei 10 und 100Mbs beträgt Slot-Time 512 Bitzeiten Bei 1000Mbs ist die Slot-Time 4096 Bitzeiten. Kürzere Frames werden durch eine Extension künstlich verlängert.

Interframe-Spacing Zwischen zwei Frames (Ende FCS  Start Preamble) ist eine Übertragungslücke von 96-Bitzeiten einzuhalten. Je nach Geschwindigkeit (10Mbs – 10Gbs) ist diese Zeit zwischen 9,6µs und 9,6ns. Lücke soll Stationen ermöglichen den vorigen Frame zu verarbeiten und sich für den Nächsten bereit zu machen.

Kollisionsarten Generell gilt: Kollisionen äußern sich in Frames mit einer zu kurzen Länge (< 64 Octets) und ungültiger FCS. Local Collisions: Bei Coax in Form einer Spannungsüberhöhung erkennbar. Bei TP gleichzeitig zum eigenen Senden via TX auch Eingangssignal auf RX. Remote Collision: Frame ohne die vorige Charakteristik die aber der obigen Definition eines Kollisionsfragments genügen. Late Collision: Kollisionen die nach der Mindestdauer zur Kollisionserkennung (Slot-Time, Mindestframelänge) auftreten. Werden nicht erkannt, müssen von höheren Protokollen korrigiert werden und sollten eigentlich gar nicht auftreten!

Ethernet-Fehler Late collisions: Kollision nach Ablauf der Slot-Time Range Error: Angegebene und reale Framelänge weichen voneinander ab Alignment Error: Bitanzahl kein Vielfaches von 8. FCS-Error: Frameformat o.k. aber FCS stimmt nicht. Long frame: Länger als Spezifikation erlaubt (wird auch häufig Jabber genannt – obwohl dieser Begriff für ganz lange Frames gedacht ist). Ghost: Zu lange Preambel (auch Jabber) oder fehlendes SFD-Feld. Sieht aber irgendwie wie ein Frame aus. Runt: Zu kurze Frames (auch Short Frame genannt). FCS kann ok sein oder auch nicht. Mancher Analyzer bezeichnet nur Short Frames mit gültiger FCS als Runt.

Auto-Negotiation 10Base-T prüft mittels periodischer Pulse ob eine Verbindung zu einem anderen Device besteht  Normal Link Pulses (NLP) alle 16 ± 8ms Schnelle Devices können die Verbindungsparameter aushandeln indem sie im gleichen Zeitraster eine Ansammlung von Pulsen (Bursts) senden. Für 10Base-T-Devices sieht das wie NLP's aus. In den Bursts ist aber die Fähigkeit der schnelleren Devices codiert  Fast Link Pulses (FLP) Siehe auch: Ethernet – Technologien und Protokolle für die Computervernetzung, Jörg Rech, Heise-Verlag 2002

Überblick zu IEEE 802.x Standards Interoperabilität der LAN-Standards Hier sollten für einen CCNA auch die Nummern bekannt sein. Zusätzlich sollte man Grundsätzliches zu FDDI wissen.