CCNA1

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CCNA1 Module 6Ethernet Fundamentals

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Geschichte von Ethernet

• Ursprüngliche Idee aus Rundfunk-Studie auf Hawaii
  ? Alohanet (ca. 1970)
• Ca. 1980 erstes Netz bei Xerox. Erster Standard
  durch Konsortium ausDigital 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

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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.

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OSI-Modell und Ethernet
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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 lt 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)
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Frame Check Sequence (FCS)
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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.

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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.
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Carrier Sense Multiple Access Collision Detect
(CSMA/CD)
Laufzeitproblematik!
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Carrier Sense Multiple Access Collision Detect
(CSMA/CD)
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Kollision bei einer 10Mbs-Collision-Domain
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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.

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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.

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Kollisionsarten
Generell gilt Kollisionen äußern sich in Frames
mit einer zu kurzen Länge (lt 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!

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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.

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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
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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.