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Einordnung Ethernet ins OSI-7-Schichten-Referenzmodell
| | Layer | Aufgabe | | 7 bis 4 | Application
Presentation
Session
Transport | Später weitere Erläuterungen | | 3 | Network | Wegewahl,
Vermittlung | | 2 | Data Link | Zusammenfassung der Bits in Blöcke (Bytes, Frames),Flußsteuerung, Reihenfolgesicherung Fehlererkennung in Blöckenund Korrektur |
| 1 |
Physical |
mechanische Charakteristika (z.B. Pin-Belegung, etc.),
elektrische, elektromagnetische, akustische, optische Charakteristika,
Übertragungsart (z.B. analog/digital, synchron/asynchron, Modulation etc.) |
Ethernet und IEEE 802.3 sind im OSI-7-Schichten-Modell in der zweiten Schicht
angesiedelt, wobei man diese Schicht beim IEEE802.3 zusätzlich einmal
unterteilt in die Schichten 2a: Media Access Control (MAC) und
2b: Logical Link Control (LLC).
Der Ethernet-Standard umfaßt Schicht 1 des OSI-Modells (Physikalische
Schicht) und den unteren Teil von Schicht 2, der Verbindungsschicht.
Dieser Teil wird NLAC (Media Access Control) genannt. MAC und
LLC (Logical Link Control) füllen zusammen Schicht 2 aus.
Der Standard ist in drei Unterebenen eingeteilt. Von oben sind dies
die eben genannte MAC und in Schicht 1 "PLS" (Physical Signaling)
sowie "PMA" (Physical Medium Attachment). Die Schnittstelle zwischen
ihnen ist auch im Standard definiert. Die Verbindung zwischen
Medium und PMA wird "MDI" (Medium Dependent Interface)
genannt. Die Einheit zwischen PMA und PLS wird mit "AUI"
(Attachment Unit Interface) bezeichnet. "MDI" ist der Anschluß zum
Netzkabel.
MAC (Media Access Control)
Die MAC-Ebene hat zwei Funktionen. Die eine ist die Datenhandhabung und
umfaßt die Paketverwaltung (Datenaufbereitung, Adressierung und
Fehlerkontrolle). Die andere ist die Zugangskontrolle, die dafür sorgt,
daß die Pakete ohne Kollisionen ins Netz gelangen. Zudem handhabt die
Zugangskontrolle die Kollisionen, die trotzdem entstehen.
Die Datenhandhabung auf der MAC-Ebene arbeitet mit zwei
Dienstprimitiven zur LLC: "Request" und "Indication".
Request wird von der LLC generiert und ist die Anforderung nach
Übertragung von Daten der eigenen LLC zur LLC in einer anderen
Station. Parameter sind Zieladresse, Dateneinheit und Dienstklasse.
Indication ist ein Hinweis an die LLC, daß MAC ein ankommendes
Paket entgegengenommen hat. Hier sind die Parameter Zieladresse,
Quelladresse, Dateneinheit und Empfangsstatus.
Kollisions- Die Kollisionshandhabung benutzt mehrere Mechanismen. Beim
handhabung Senden arbeitet ein Prozeß, der "Deference" (defer: nachgeben)
genannt wird. Dieser kontrolliert, ob eine Aktivität im Kabel stattfindet
(Carrier Sense). In diesem Fall beginnt ein Deferring-Zustand.
Wenn das Kabel frei ist, wird eine Verzögerung von einem "inter frame
spacing" initiiert und ein eventuell wartendes Paket losgeschickt.
Wenn eine Kollision eintritt, wird ein Störungssignal gesandt, wonach
die Sendung abgebrochen wird und der Backoff-Prozeß startet (siehe
vorhergehendes Kapitel). Die Aufgaben der MAC-Ebene können wie folgt
zusammengefaßt werden:
- Sendet Frames, indem sie:
- Daten von der LLC entgegennimmt,
- kontrolliert, ob ein PAD-Feld notwendig ist, und wenn ja, dieses erzeugt
und es am Ende anfügt,
- kontrolliert, daß das Frame ganze Bytes enthält (daß die
Anzahl der Bits ein ganzzahliges Vielfaches von 8 ist), die CRC berechnet
und am Ende als FCS ablegt,
- Preamble, Start Frame Delimiter und Adreßfeld am Anfang hinzufügt,
- das ganze Frame in serieller Bitform an die PLS schickt.
- Empfängt Frames, indem sie:
- ein Frame nach dem anderen in serieller Bitform von der PLS akzeptiert,
- untersucht, ob die Zieladresse mit der lokalen Station übereinstimmt
(individuelle Adresse, Gruppenadresse oder Broadcast),
- kontrolliert, daß das Frame ausreichend lang ist, daß er ganze
Bytes enthält und daß die CRC stimmt,
- Preamble, SFD und Adreßfeld abschneidet, das Längenfeld liest
und eventuelle PAD-Bytes abschneidet,
- Daten an die LLC schickt.
- Vermeidet Kollisionen und hält einen ausreichenden
Abstand zwischen Frames im Medium aufrecht indem sie:
- vom Senden absieht, wenn das Medium belegt ist,
- wenn das Medium frei wird, einen festgesetzten Zeitraum (Inter Frame Gap)
abwartet, ehe mit der Sendung begonnen wird.
- Handhabt Kollisionen, indem sie, wenn die Station während des
Sendens eine solche feststellt:
- ein Störsignal in Form eines zufälligen Bitmusters von einer
bestimmten Länge (Jam Size) sendet, damit die Betroffenen
Stationen die Kollision entdecken können,
- eine Zufallzahl generiert und in dem Zeitraum nicht sendet
(Backoff), der von der Zufallszahl vorgegeben wird,
- wenn das Medium frei ist, nach dieser Zeit sendet,
- wenn eine neue Kollision stattfindet den Versuch mehrmals bis
zu einer vorgegebenen Höchstgrenze wiederholt (Attempt Limit)
und dann gegebenenfalls eine Fehlernachricht generiert.
PLS (Physical Level Signaling)
PLS kommuniziert teils mit der eigenen MAC, teils mit MACs in anderen Stationen.
Die Service Primitive, die für die Datenübertragung
benutzt wird, ist "DATA.request" von der MAC, die über "DATA.indication" auf
Bitebene Daten an alle MACs im Netz sendet. Damit erhält
auch die eigene MAC ihre ausgehenden Bits als Echo von PLS.
Zur MAC gibt es auch die zwei Primitive, "CARRIER.indication" und
"SIGNAL.indication". Diese werden benutzt, um der MAC die Zugangskontrolle zu
ermöglichen.
CARRIER hat zwei Stellungen ("on" und "off") und wird durch die
PMA generiert, wenn diese feststellt, daß ein Bitstrom im Netzkabel
eingeleitet oder beendet wird. Es wird benutzt, um anzuzeigen, ob das
Medium frei ist oder nicht.
SIGNAL zeigt die Qualität des Signals an und wird unter anderem
dazu benutzt, Kollisionen anzuzeigen.
MAU (Medium Attachment Unit)
Von der PLS definiert der Standard eine Schnittstelle (Attachment Unit
Interface oder AUI) zum Physical Medium Attachment (PMA) und
von diesem eine weitere Schnittstelle (Medium Dependent Interface
oder MDI) zum Medium. Zusammen bilden diese die MAU (Medium
Attachment Unit), die auch als "Transceiver" bezeichnet wird.
Bei 10Base5 hängt der MAU fest angekoppelt am Kabelstrang und
versorgt den Rechner über Twisted-Pair-Stichleitungen (AUI-Kabel).
Der Hauptstrang ist damit von den Benutzern entkoppelt. Bei
10Base2 verzichtet man darauf.
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DIENSTE
