!Главная

Док. портал

Привет, этот портал поможет тебе познакомится с новыми вещами, или напомнить о том что ты уже знаешь

По окончанию прочтение документации/статей, прошу пройти тест на проверку знаний

Начать тестирование

ADSL

ADSL (англ. Asymmetric Digital Subscriber Line — асимметричная цифровая абонентская линия) — модемная технология, в которой доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком асимметрично. Так как у большинства пользователей объём входящего трафика значительно превышает объём исходящего, то скорость исходящего трафика значительно ниже. Это ограничение стало проявляться шире в связи с распространением пиринговых сетей и видеосвязи.

Немного истории

История развития технологии ADSL начинается со второй половины восьмидесятых, когда велись поиски технологии, обеспечивающей интерактивное телевидение. Пионером в области семейства технологий xDSL является компания Bellcore. В 1987 году она представила спецификацию первой технологии из семейства xDSL и запустила её в телефонных сетях США. Однако вскоре компания распалась, а технология залегла на дно.

В середине 1990-х годов семейство xDSL пополнилось асимметричной модификацией цифровой абонентской линии — ADSL. Последующие годы создавались и совершенствовались наборы микросхем для осуществления передачи данных посредством ADSL. Темпы развития были замедленными, поскольку DSL изначально разрабатывалась для систем передачи «видео по требованию». Сами системы не получили распространения, а технология ADSL получила второе дыхание благодаря развитию сетей Интернет.

С появлением первых ADSL-модемов провайдеры увидели перспективность данной технологии и начали использовать её для предоставления доступа к сети. Из-за необходимости установки оборудования на каждой АТС затраты на постройку и поддержание сети были заметно выше, чем в случае классического коммутируемого доступа, когда все модемы провайдера устанавливались на одной АТС, однако по сравнению со стоимостью других способов предоставления высокоскоростного доступа к сети Интернет технология DSL оказалась очень дешёвой.

В крупных городах ADSL вытесняется более быстрыми технологиями доступа Ethernet (ETTH), GPON (FTTH) и DOCSIS (стандарт передачи данных по телевизионному кабелю). Причина этого — ограниченная пропускная способность в сетях ADSL (до 24 Мбит/с в ADSL2+), особенно «восходящего потока» от абонента (до 1,4 Мбит/с), в то время как EuroDOCSIS 2.0 обеспечивает скорость передачи данных 50↓/27↑ Мбит/с, Fast Ethernet — до 100 Мбит/с, Gigabit Ethernet — до 1 Гбит/с, 10 Gbit/s EPON — до 10 Гбит/с.

Несмотря на появление более быстрых способов передачи данных, технология ADSL по-прежнему остается лидером на рынке широкополосной передачи данных. В ряде европейских стран ADSL является стандартом де факто при обеспечении населения достаточно быстрым и недорогим Интернетом. Так, в Финляндии, где каждому жителю страны законодательством с июня 2010 г. гарантирован доступ в Интернет, подключение большинства домов производится именно по технологии ADSL, а British Telecom обеспечил возможность подключения услуг по технологии ADSL 99 % зданий Великобритании.

В деле

Передача данных по технологии ADSL реализуется через обычную аналоговую телефонную линию при помощи абонентского устройства — модема ADSL и мультиплексора доступа (англ. DSL Access Multiplexer, DSLAM), находящегося на той АТС, к которой подключается телефонная линия пользователя, причём включается DSLAM до оборудования самой АТС. В результате между ними оказывается канал без каких-либо присущих телефонной сети ограничений. DSLAM мультиплексирует множество абонентских линий DSL в одну высокоскоростную магистральную сеть.

Также они могут подключаться к сети ATM по каналам PVC (постоянный виртуальный канал), с провайдерами услуг Internet и другими сетями.

Стоит заметить, что два ADSL-модема не смогут соединиться друг с другом, в отличие от обычных dial-up-модемов.

Это как?

Технология ADSL представляет собой вариант DSL, в котором доступная полоса пропускания канала распределена между исходящим и входящим трафиком несимметрично — для большинства пользователей входящий трафик значительно более существенен, чем исходящий, поэтому предоставление для него большей части полосы пропускания вполне оправдано (исключениями из правила являются пиринговые сети, видеозвонки и электронная почта, где объём и скорость исходящего трафика бывают важны). Обычная телефонная линия использует для передачи голоса полосу частот 0,3…3,4 кГц. Чтобы не мешать использованию телефонной сети по её прямому назначению, в ADSL нижняя граница диапазона частот находится на уровне 26 кГц. Верхняя же граница, исходя из требований к скорости передачи данных и возможностей телефонного кабеля, составляет 1,1 МГц. Эта полоса пропускания делится на две части — частоты от 26 кГц до 138 кГц отведены исходящему потоку данных, а частоты от 138 кГц до 1,1 МГц — входящему. Полоса частот от 26 кГц до 1,1 МГц была выбрана не случайно. В этом диапазоне коэффициент затухания почти не зависит от частоты.

Такое частотное разделение позволяет разговаривать по телефону, не прерывая обмен данными по той же линии. Разумеется, возможны ситуации, когда либо высокочастотный сигнал ADSL-модема негативно влияет на электронику современного телефона, либо телефон из-за каких-либо особенностей своей схемотехники вносит в линию посторонний высокочастотный шум или же сильно изменяет её АЧХ в области высоких частот; для борьбы с этим в телефонную сеть непосредственно в квартире абонента устанавливается фильтр низких частот (частотный разделитель, англ. Splitter), пропускающий к обычным телефонам только низкочастотную составляющую сигнала и устраняющий возможное влияние телефонов на линию. Такие фильтры не требуют дополнительного питания, поэтому речевой канал остаётся в строю при отключённой электрической сети и в случае неисправности оборудования ADSL.

Передача к абоненту ведётся на скоростях до 8 Мбит/с, хотя сегодня существуют устройства, передающие данные со скоростью до 25 Мбит/с (VDSL), однако в стандарте такая скорость не определена. В системах ADSL под служебную информацию отведено 25 % общей скорости, в отличие от ADSL2, где количество служебных битов в кадре может меняться от 5,12 % до 25 %. Максимальная скорость линии зависит от ряда факторов, таких как длина линии, сечение и удельное сопротивление кабеля. Также существенный вклад в повышение скорости вносит тот факт, что для ADSL линии рекомендуется витая пара (а не ТРП) причём экранированная, а если это многопарный кабель, то и с соблюдением направления и шага повива.

При использовании ADSL данные передаются по общей витой паре в дуплексной форме. Для того, чтобы разделить передаваемый и принимаемый поток данных, существуют два метода: частотное разделение каналов (англ. Frequency Division Multiplexing, FDM) и эхокомпенсация (англ. Echo Cancellation, EC)

Параметры линии связи

Абонентская телефонная линия, при использовании её для технологии ADSL, должна обладать следующими параметрами:

Первичные параметры

    • Сопротивление шлейфа — не более 900 Ом
    • Сопротивление изоляции между жилой и землей — более 100МОм, между жилами — не менее 100 МОм
    • Ёмкость шлейфа — не более 300 нФ
    • Ёмкостная асимметрия — не более 10 нФ, или не более 5 %
    • Работа при увеличении шлейфа и заниженной изоляции возможна при условии качественного станционного оборудования, при пониженной скорости передачи данных.
  • Вторичные параметры

    Затухание сигнала (Line Attenuation):
    • до 20 dB — отличная линия
    • от 20 dB до 40 dB — рабочая линия
    • от 40 dB до 50 dB — возможны сбои
    • от 50 dB до 60 dB — периодически пропадает синхронизация
    • от 60 dB и выше — работа оборудования невозможна
  • Уровень шума (RMS Noise Energy (дБ относительно 1 мВт при сопротивлении нагрузки 600 Ом)):
    • от −65 dBm до −51 dBm — отличная линия;
    • от −50 dBm до −36 dBm — хорошая линия;
    • от −35 dBm до −20 dBm — плохая линия;
    • от −20 dBm и ниже — работа оборудования невозможна
  • Отношение сигнал/шум (Signal-to-Noise Ratio (SNR)):
    • 6dB и ниже — плохая линия, присутствуют проблемы синхронизации;
    • 7dB-10dB — возможны сбои;
    • 11dB-20dB — хорошая линия, без проблем с синхронизацией;
    • 20dB-28dB — очень хорошая линия;
    • 29dB и выше — отличная линия.
  • Для ADSL линии рекомендуется к использованию витая пара (а не «лапша»), в противном случае снижается пропускная способность канала передачи данных.

    Стандарты ADSL

    Название стандарта Общее название Скорость входящего потока, Мбит/с Скорость исходящего потока, Мбит/с Утвержден в
    ANSI T1.413-1998 Issue 2 ADSL 8,160 Мбит/с 1,216 Мбит/с 1998
    ITU G.992.1 ADSL (G.DMT) 8 Мбит/с 1,3 Мбит/с 1999-07
    ITU G.992.1 Annex A ADSL over POTS 12 Мбит/с 1,3 Мбит/с
    ITU G.992.1 Annex B ADSL over ISDN 12 Мбит/с 1,3 Мбит/с
    ITU G.992.2 ADSL Lite (G.Lite) 1,5 Мбит/с 0,5 Мбит/с 1999-07
    ITU G.992.3 ADSL2 12 Мбит/с 1,216 Мбит/с 2002-07
    ITU G.992.3 Annex A ADSL2 over POTS 12 Мбит/с 1,216 Мбит/с
    ITU G.992.3 Annex B ADSL2 over ISDN 12 Мбит/с 1,216 Мбит/с
    ITU G.992.3 Annex J ADSL2 12 Мбит/с 3,5 Мбит/с
    ITU G.992.3 Annex L RE-ADSL2 5 Мбит/с 0,8 Мбит/с
    ITU G.992.3 Annex M ADSL2 G.DMT.bis.plus 12 Мбит/с 3,5 Мбит/с
    ITU G.992.4 Splitterless ADSL2 1,5 Мбит/с 0,5 Мбит/с 2002-07
    ITU G.992.5 ADSL2+ 24 Мбит/с 1,216 Мбит/с 2003-05
    ITU G.992.5 Annex A ADSL2+ over POTS 24 Мбит/с 1,216 Мбит/с
    ITU G.992.5 Annex B ADSL2+ over ISDN 24 Мбит/с 1,216 Мбит/с
    ITU G.992.5 Annex M ADSL2+ 24 Мбит/с 3,5 Мбит/с
    ITU G.992.5 Annex L RE-ADSL2+ 24 Мбит/с 1,5 Мбит/с

    ARP

    DHCP

    DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической настройки узла) — сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по модели «клиент-сервер». Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к так называемому серверу DHCP, и получает от него нужные параметры. Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок. Протокол DHCP используется в большинстве сетей TCP/IP.

    DHCP является расширением протокола BOOTP, использовавшегося ранее для обеспечения бездисковых рабочих станций IP-адресами при их загрузке. DHCP сохраняет обратную совместимость с BOOTP.

    История

    Стандарт протокола DHCP был принят в октябре 1993 года. Действующая версия протокола (март 1997 года) описана в RFC 2131. Новая версия DHCP, предназначенная для использования в среде IPv6, носит название DHCPv6 и определена в RFC 3315 (июль 2003 года).

    Распределение IP-адресов

    Протокол DHCP предоставляет три способа распределения IP-адресов:

    • Ручное распределение. При этом способе сетевой администратор сопоставляет аппаратному адресу (для Ethernet сетей это MAC-адрес) каждого клиентского компьютера определённый IP-адрес. Фактически, данный способ распределения адресов отличается от ручной настройки каждого компьютера лишь тем, что сведения об адресах хранятся централизованно (на сервере DHCP), и потому их проще изменять при необходимости.
    • Автоматическое распределение. При данном способе каждому компьютеру на постоянное использование выделяется произвольный свободный IP-адрес из определённого администратором диапазона.
    • Динамическое распределение. Этот способ аналогичен автоматическому распределению, за исключением того, что адрес выдаётся компьютеру не на постоянное пользование, а на определённый срок. Это называется арендой адреса. По истечении срока аренды IP-адрес вновь считается свободным, и клиент обязан запросить новый (он, впрочем, может оказаться тем же самым). Кроме того, клиент сам может отказаться от полученного адреса.
  • Некоторые реализации службы DHCP способны автоматически обновлять записи DNS, соответствующие клиентским компьютерам, при выделении им новых адресов. Это производится при помощи протокола обновления DNS, описанного в RFC 2136.

    Опции DHCP

    Помимо IP-адреса, DHCP также может сообщать клиенту дополнительные параметры, необходимые для нормальной работы в сети. Эти параметры называются опциями DHCP. Список стандартных опций можно найти в RFC 2132.

    Некоторыми из наиболее часто используемых опций являются:

    • IP-адрес маршрутизатора по умолчанию;
    • маска подсети;
    • адреса серверов DNS;
    • имя домена DNS.
  • Некоторые поставщики программного обеспечения могут определять собственные, дополнительные опции DHCP.

    Устройство протокола

    Протокол DHCP является клиент-серверным, то есть в его работе участвуют клиент DHCP и сервер DHCP. Передача данных производится при помощи протокола UDP. По умолчанию запросы от клиента делаются на 67 порт к серверу, сервер в свою очередь отвечает на порт 68 к клиенту, выдавая адрес IP и другую необходимую информацию, такую, как сетевую маску, маршрутизатор и серверы DNS.

    Структура сообщений DHCP

    Все сообщения протокола DHCP разбиваются на поля, каждое из которых содержит определённую информацию. Все поля, кроме последнего (поля опций DHCP), имеют фиксированную длину.

    Пример процесса получения адреса

    Рассмотрим пример процесса получения IP-адреса клиентом от сервера DHCP. Предположим, клиент ещё не имеет собственного IP-адреса, но ему известен его предыдущий адрес — 192.168.1.100. Процесс состоит из четырёх этапов.

    Обнаружение DHCP

    В начале клиент выполняет широковещательный запрос по всей физической сети с целью обнаружить доступные DHCP-серверы. Он отправляет сообщение типа DHCPDISCOVER, при этом в качестве IP-адреса источника указывается 0.0.0.0 (так как компьютер ещё не имеет собственного IP-адреса), а в качестве адреса назначения — широковещательный адрес 255.255.255.255. Клиент заполняет несколько полей сообщения начальными значениями:

    • В поле xid помещается уникальный идентификатор транзакции, который позволяет отличать данный процесс получения IP-адреса от других, протекающих в то же время.
    • В поле chaddr помещается аппаратный адрес (MAC-адрес) клиента.
    • В поле опций указывается последний известный клиенту IP-адрес. В данном примере это 192.168.1.100. Это необязательно и может быть проигнорировано сервером.
  • Сообщение DHCPDISCOVER может быть распространено за пределы локальной физической сети при помощи специально настроенных агентов ретрансляции DHCP, перенаправляющих поступающие от клиентов сообщения DHCP серверам в других подсетях.

    Не всегда процесс получения IP адреса начинается с DHCPDISCOVER. В случае, если клиент ранее уже получал IP адрес и срок его аренды ещё не прошёл — клиент может пропустить стадию DHCPDISCOVER начав с запроса DHCPREQUEST отправляемого с идентификатором сервера, который выдал адрес в прошлый раз. В случае же отсутствия ответа от DHCP сервера, выдавшего настройки в прошлый раз, клиент отправляет DHCPDISCOVER. Тем самым, клиент начинает процесс получения с начала, обращаясь уже ко всем DHCP серверам в сегменте сети.

    Предложение DHCP

    Получив сообщение от клиента, сервер определяет требуемую конфигурацию клиента в соответствии с указанными сетевым администратором настройками. В данном случае DHCP-сервер согласен с запрошенным клиентом адресом 192.168.1.100. Сервер отправляет ему ответ (DHCPOFFER), в котором предлагает конфигурацию. Предлагаемый клиенту IP-адрес указывается в поле yiaddr. Прочие параметры (такие, как адреса маршрутизаторов и DNS-серверов) указываются в виде опций в соответствующем поле.

    Это сообщение DHCP-сервер отправляет хосту, пославшему DHCPDISCOVER, на его MAC, при определенных обстоятельствах сообщение может распространяться как широковещательная рассылка. Клиент может получить несколько различных предложений DHCP от разных серверов; из них он должен выбрать то, которое его «устраивает».

    Запрос DHCP

    Выбрав одну из конфигураций, предложенных DHCP-серверами, клиент отправляет запрос DHCP (DHCPREQUEST). Он рассылается широковещательно; при этом к опциям, указанным клиентом в сообщении DHCPDISCOVER, добавляется специальная опция — идентификатор сервера — указывающая адрес DHCP-сервера, выбранного клиентом (в данном случае — 192.168.1.1).

    Подтверждение DHCP

    Наконец, сервер подтверждает запрос и направляет это подтверждение (DHCPACK) клиенту. После этого клиент должен настроить свой сетевой интерфейс, используя предоставленные опции.

    Прочие сообщения DHCP

    Помимо сообщений, необходимых для первоначального получения IP-адреса клиентом, DHCP предусматривает несколько дополнительных сообщений для выполнения иных задач.

    Отказ DHCP

    Если после получения подтверждения (DHCPACK) от сервера клиент обнаруживает, что указанный сервером адрес уже используется в сети, он рассылает широковещательное сообщение отказа DHCP (DHCPDECLINE), после чего процедура получения IP-адреса повторяется. Использование IP-адреса другим клиентом можно обнаружить, выполнив запрос ARP.

    Сообщение отмены DHCP (DHCPNAK). При получении такого сообщения соответствующий клиент должен повторить процедуру получения адреса.

    Освобождение DHCP

    Клиент может явным образом прекратить аренду IP-адреса. Для этого он отправляет сообщение освобождения DHCP (DHCPRELEASE) тому серверу, который предоставил ему адрес в аренду. В отличие от других сообщений DHCP, DHCPRELEASE не рассылается широковещательно.

    Информация DHCP

    Сообщение информации DHCP (DHCPINFORM) предназначено для определения дополнительных параметров TCP/IP (например, адреса маршрутизатора по умолчанию, DNS-серверов и т. п.) теми клиентами, которым не нужен динамический IP-адрес (то есть адрес которых настроен вручную). Серверы отвечают на такой запрос сообщением подтверждения (DHCPACK) без выделения IP-адреса.

    Реализации

    Компания Microsoft впервые включила сервер DHCP в поставку серверной версии Windows NT 3.5, выпущенной в 1994 году. Начиная с Windows 2000 Server реализация DHCP-сервера от Microsoft позволяет динамически обновлять записи DNS, что используется в Active Directory.

    Internet Systems Consortium выпустил первую версию ISC DHCP Server (для Unix-подобных систем) 6 декабря 1997 года. 22 июня 1999 года вышла версия 2.0, более точно соответствующая стандарту.

    Компания Cisco включила сервер DHCP в Cisco IOS 12.0 в феврале 1999 года. Sun добавила DHCP-сервер в Solaris 8 в июле 2001 года.

    В настоящее время существуют реализации сервера DHCP для ОС Windows в виде отдельных программ, в том числе открытых[2], позволяющих выполнять роль сервера DHCP компьютерам под управлением не серверных версий данной ОС.

    Ethernet

    Ethernet — семейство технологий пакетной передачи данных для компьютерных сетей. Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet и Token ring. Название «Ethernet» (буквально «эфирная сеть») отражает первоначальный принцип работы этой технологии: всё, передаваемое одним узлом, одновременно принимается всеми остальными (то есть имеется некое сходство с радиовещанием). В настоящее время практически всегда подключение происходит через коммутаторы (switch), так что кадры, отправляемые одним узлом, доходят лишь до адресата (исключение составляют передачи на широковещательный адрес) — это повышает скорость работы и безопасность сети.

    Немного истории

    Технология Ethernet была разработана вместе со многими первыми проектами корпорации Xerox PARC. Общепринято считать, что Ethernet был изобретён 22 мая 1973 года, когда Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) составил докладную записку для главы PARC о потенциале технологии Ethernet. Но законное право на технологию Меткалф получил через несколько лет. В 1976 году он и его ассистент Дэвид Боггс (David Boggs) издали брошюру под названием «Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks» Меткалф ушёл из Xerox в 1979 году и основал компанию 3Com для продвижения компьютеров и локальных вычислительных сетей (ЛВС). Ему удалось убедить DEC, Intel и Xerox работать совместно и разработать стандарт Ethernet (DIX). Впервые этот стандарт был опубликован 30 сентября 1980 года. Он начал соперничество с двумя крупными запатентованными технологиями: token ring и ARCNET, — которые вскоре были раздавлены под накатывающимися волнами продукции Ethernet. В процессе борьбы 3Com стала основной компанией в этой отрасли.


    Технология

    В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель. Преимущества использования витой пары по сравнению с коаксиальным кабелем:
    • возможность работы в дуплексном режиме;
    • низкая стоимость кабеля витой пары;
    • более высокая надёжность сетей: при использовании витой пары сеть строится по топологии «звезда», поэтому обрыв кабеля приводит лишь к нарушению связи между двумя объектами сети, соединёнными этим кабелем (при использовании коаксиального кабеля сеть строится по топологии «общая шина», для которой требуется наличие терминальных резисторов на концах кабеля, поэтому обрыв кабеля приводит к неисправности сегмента сети);
    • уменьшен минимально допустимый радиус изгиба кабеля;
    • большая помехоустойчивость из-за использования дифференциального сигнала;
    • возможность питания по кабелю маломощных узлов, например, IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, PoE);
    • гальваническая развязка трансформаторного типа. В условиях СНГ, где, как правило, отсутствует заземление компьютеров, применение коаксиального кабеля часто приводило к выходу из строя сетевых карт в результате электрического пробоя.
  • Причиной перехода на оптический кабель была необходимость увеличить длину сегмента без повторителей. Метод управления доступом (для сети на коаксиальном кабеле) — множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер кадра от 64 до 1518 байт, описаны методы кодирования данных. Режим работы полудуплексный, то есть узел не может одновременно передавать и принимать информацию. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала — не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов, в основном по причине полудуплексного режима работы. В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с и появилась возможность работы в режиме полный дуплекс. В 1997 году был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с для передачи по оптическому волокну и ещё через два года для передачи по витой паре.


    Формат кадра

    Существует несколько форматов Ethernet-кадра.
    В качестве дополнения Ethernet-кадр может содержать тег IEEE 802.1Q для идентификации VLAN, к которой он адресован, и IEEE 802.1p для указания приоритетности. Разные типы кадра имеют различный формат и значение MTU.

    MAC-адреса

    При проектировании стандарта Ethernet было предусмотрено, что каждая сетевая карта (равно как и встроенный сетевой интерфейс) должна иметь уникальный шестибайтный номер (MAC-адрес), прошитый в ней при изготовлении. Этот номер используется для идентификации отправителя и получателя кадра, и предполагается, что при появлении в сети нового компьютера (или другого устройства, способного работать в сети) сетевому администратору не придётся настраивать MAC-адрес. Уникальность MAC-адресов достигается тем, что каждый производитель получает в координирующем комитете IEEE Registration Authority диапазон из шестнадцати миллионов адресов, и по мере исчерпания выделенных адресов может запросить новый диапазон. Поэтому по трём старшим байтам MAC-адреса можно определить производителя. Существуют таблицы, позволяющие определить производителя по MAC-адресу; в частности, они включены в программы типа arpalert. MAC-адрес считывается один раз из ПЗУ при инициализации сетевой карты, в дальнейшем все кадры генерируются операционной системой. Все современные операционные системы позволяют поменять его. Для Windows начиная как минимум с Windows 98 он менялся в реестре. Некоторые драйвера сетевых карт давали возможность изменить его в настройках, но смена работает абсолютно для любых карт. Некоторое время назад, когда драйверы сетевых карт не давали возможность изменить свой MAC-адрес, а альтернативные возможности не были слишком известны, некоторые провайдеры Internet использовали его для идентификации машины в сети при учёте трафика. Программы из Microsoft Office, начиная с версии Office 97, записывали MAC-адрес сетевой платы в редактируемый документ в качестве составляющей уникального GUID-идентификатора


    Разновидности Ethernet

    В зависимости от скорости передачи данных, и передающей среды существует несколько вариантов технологии. Независимо от способа передачи стек сетевого протокола и программы работают одинаково практически во всех нижеперечисленных вариантах. В этом разделе дано краткое описание всех официально существующих разновидностей. По некоторым причинам, в дополнение к основному стандарту многие производители рекомендуют пользоваться другими запатентованными носителями — например, для увеличения расстояния между точками сети используется волоконно-оптический кабель. Большинство Ethernet-карт и других устройств имеет поддержку нескольких скоростей передачи данных, используя автоопределение (autonegotiation) скорости и дуплексности, для достижения наилучшего соединения между двумя устройствами. Если автоопределение не срабатывает, скорость подстраивается под партнёра, и включается режим полудуплексной передачи. Например, наличие в устройстве порта Ethernet 10/100 говорит о том, что через него можно работать по технологиям 10BASE-T и 100BASE-TX, а порт Ethernet 10/100/1000 — поддерживает стандарты 10BASE-T, 100BASE-TX и 1000BASE-T.

    Ранние модификации Ethernet

    • Xerox Ethernet — оригинальная технология, скорость 3 Мбит/с, существовала в двух вариантах Version 1 и Version 2, формат кадра последней версии до сих пор имеет широкое применение.
    • 1BROAD36 — широкого распространения не получил. Один из первых стандартов, позволяющий работать на больших расстояниях. Использовал технологию широкополосной модуляции, похожей на ту, что используется в кабельных модемах. В качестве среды передачи данных использовался коаксиальный кабель.
    • 1BASE5 — также известный, как StarLAN, стал первой модификацией Ethernet-технологии, использующей витую пару. Работал на скорости 1 Мбит/с, но не нашёл коммерческого применения.

  • 10 Мбит/с Ethernet

    • 10BASE5, IEEE 802.3 (называемый также «Толстый Ethernet») — первоначальная разработка технологии со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Следуя раннему стандарту, IEEE использует коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом (RG-8), с максимальной длиной сегмента 500 метров.
    • 10BASE2, IEEE 802.3a (называемый «Тонкий Ethernet») — используется кабель RG-58, с максимальной длиной сегмента 185 метров, компьютеры присоединялись один к другому, для подключения кабеля к сетевой карте нужен T-коннектор, а на кабеле должен быть BNC-коннектор. Требуется наличие терминаторов на каждом конце. Многие годы этот стандарт был основным для технологии Ethernet.
    • StarLAN 10 — Первая разработка, использующая витую пару для передачи данных на скорости 10 Мбит/с. В дальнейшем эволюционировал в стандарт 10BASE-T.
  • Несмотря на то, что теоретически возможно подключение к одному кабелю (сегменту) витой пары более чем двух устройств, работающих в симплексном режиме, такая схема никогда не применяется для Ethernet, в отличие от работы с коаксиальным кабелем. Поэтому все сети на витой паре используют топологию «звезда», в то время как сети на коаксиальном кабеле построены на топологии «шина». Терминаторы для работы по витой паре встроены в каждое устройство, и применять дополнительные внешние терминаторы в линии не нужно.
    • 10BASE-T, IEEE 802.3i — для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары (две скрученные пары) категории-3 или категории-5. Максимальная длина сегмента 100 метров.
    • FOIRL — (акроним от англ. Fiber-optic inter-repeater link). Базовый стандарт для технологии Ethernet, использующий для передачи данных оптический кабель. Максимальное расстояние передачи данных без повторителя — 1 км.
    • 10BASE-F, IEEE 802.3j — Основной термин для обозначения семейства 10 Мбит/с ethernet-стандартов, использующих оптический кабель на расстоянии до 2 километров: 10BASE-FL, 10BASE-FB и 10BASE-FP. Из перечисленного только 10BASE-FL получил широкое распространение.
    • 10BASE-FL (Fiber Link) — Улучшенная версия стандарта FOIRL. Улучшение коснулось увеличения длины сегмента до 2 км.
    • 10BASE-FB (Fiber Backbone) — Сейчас неиспользуемый стандарт, предназначался для объединения повторителей в магистраль.
    • 10BASE-FP (Fiber Passive) — Топология «пассивная звезда», в которой не нужны повторители — никогда не применялся.

  • Быстрый Ethernet (Fast Ethernet, 100 Мбит/с)

    • 100BASE-T — общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента — до 100 метров. Включает в себя стандарты 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.
    • 100BASE-TX, IEEE 802.3u — развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии «звезда». Задействована витая пара категории 5, фактически используются только две неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до 100 м.
    • 100BASE-T4 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы все четыре пары проводников, передача данных идёт в полудуплексе. Практически не используется.
    • 100BASE-T2 — стандарт, использующий витую пару категории 3. Задействованы только две пары проводников. Поддерживается полный дуплекс, когда сигналы распространяются в противоположных направлениях по каждой паре. Скорость передачи в одном направлении — 50 Мбит/с. Практически не используется.
    • 100BASE-FX — стандарт, использующий многомодовое волокно. Максимальная длина сегмента 400 метров в полудуплексе (для гарантированного обнаружения коллизий) или 2 километра в полном дуплексе.
    • 100BASE-SX — стандарт, использующий многомодовое волокно. Максимальная длина ограничена только величиной затухания в оптическом кабеле и мощностью передатчиков, по разным материалам от 2 до 10 километров.
    • 100BASE-FX WDM — стандарт, использующий одномодовое волокно. Максимальная длина ограничена только величиной затухания в волоконно-оптическом кабеле и мощностью передатчиков. Интерфейсы бывают двух видов, отличаются длиной волны передатчика и маркируются либо цифрами (длина волны), либо одной латинской буквой A(1310) или B(1550). В паре могут работать только парные интерфейсы: с одной стороны передатчик на 1310 нм, а с другой — на 1550 нм.

  • Гигабитный Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Гбит/с)

    • 1000BASE-T, IEEE 802.3ab — основной гигабитный стандарт, опубликованный в 1999 году, использует витую пару категории 5e. В передаче данных участвуют 4 пары, каждая пара используется одновременно для передачи по обоим направлениям со скоростью — 250 Мбит/с. Используется метод кодирования PAM5 (5-level Phase Amplitude Modulation, пятиуровневая фазоамплитудная модуляция) с 4 линиями (4D-PAM5) и 4-х мерной Треллис-модуляцией (TCM), частота основной гармоники 62,5 МГц. Расстояние — до 100 метров.
    • 1000BASE-TX был создан Ассоциацией Телекоммуникационной Промышленности (англ. Telecommunications Industry Association, TIA) и опубликован в марте 2001 года как «Спецификация физического уровня дуплексного Ethernet 1000 Мб/с (1000BASE-TX) симметричных кабельных систем категории 6 (ANSI/TIA/EIA-854-2001)» . Распространения не получил из-за высокой стоимости кабелей, фактически устарел. Стандарт разделяет принимаемые и посылаемые сигналы по парам (две пары передают данные, каждая на 500 Мбит/с и две пары принимают), что упрощало бы конструкцию приёмопередающих устройств. Ещё одним существенным отличием 1000BASE-TX являлось отсутствие схемы цифровой компенсации наводок и возвратных помех, в результате чего сложность, уровень энергопотребления и цена реализаций должны становиться ниже, чем у стандарта 1000BASE-T. Для работы технологии требуется кабельная система 6 категории. На основе данного стандарта создано большое количество продуктов для промышленных сетей.
    • 1000BASE-X — общий термин для обозначения стандартов со сменными приёмопередатчиками в форм-факторах GBIC или SFP.
    • 1000BASE-SX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий многомодовое волокно в первом окне прозрачности с длиной волны, равной 850 нм. Дальность прохождения сигнала составляет до 550 метров.
    • 1000BASE-LX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий одномодовое или многомодовое оптическое волокно во втором окне прозрачности с длиной волны, равной 1310 нм. Дальность прохождения сигнала зависит только от типа используемых приемопередатчиков и, как правило, составляет для одномодового оптического волокна до 5 км и для многомодового оптического волокна до 550 метров.
    • 1000BASE-CX — стандарт для коротких расстояний (до 25 метров), использующий 2-х парный экранированную кабель (150 Ом, STP IBM Type I или лучше). Применяется кодирование 8B/10B, сигнал передается по одной паре, принимается по другой паре проводов; разъемы - 9-ти контактный D, HSSDC. Заменён стандартом 1000BASE-T и сейчас не используется.
    • 1000BASE-LH (Long Haul) — стандарт, использующий одномодовое волокно. Дальность прохождения сигнала без повторителя — до 100 километров.

  • 2,5- и 5-гигабитные варианты (NBASE-T, MGBASE-T)

    В 2014 появились частные инициативы NBASE-T (Cisco) и MGBASE-T (Broadcom) по созданию стандартов Ethernet со скоростью, промежуточной между 1 и 10 Гбит/с. Новый стандарт должен использовать существующую кабельную инфраструктуру категории 5e на расстояниях до 100 метров, предоставляя скорости в 2,5 или, менее вероятно, 5 Гбит/с. Среди причин появления инициатив — распространение Wi-Fi-маршрутизаторов, поддерживающих скорости более 1 гигабита (802.11ac Wave 2, 802.11ad, 802.11ax, LiFi), и невозможность использования 10 Гбит/с стандартов Ethernet по длинным кабелям 5e и 6 категорий Ранее группа IEEE 802 отмечала, что гипотетический стандарт 2500BASE-T мог бы быть близок по стоимости к 1000BASE-T решениям.

    10-гигабитный Ethernet (10G Ethernet, 10 Гбит/с)

    Новый стандарт 10-гигабитного Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN, MAN и WAN. В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.
    • 10GBASE-CX4 — технология 10-гигабитного Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров), используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand.
    • 10GBASE-SR — технология 10-гигабитного Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в зависимости от типа кабеля), используется многомодовое волокно. Он также поддерживает расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового волокна (2000 МГц/км).
    • 10GBASE-LX4 — использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300 метров по многомодовому волокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при использовании одномодового волокна.
    • 10GBASE-LR и 10GBASE-ER — эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 километров соответственно.
    • 10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW — эти стандарты используют физический интерфейс, совместимый по скорости и формату данных с интерфейсом OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Они подобны стандартам 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER соответственно, так как используют те же самые типы кабелей и расстояния передачи.
    • 10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 — принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Использует витую пару категории 6 (максимальное расстояние 55 метров) и 6а (максимальное расстояние 100 метров).
    • 10GBASE-KR — технология 10-гигабитного Ethernet для кросс-плат (backplane/midplane) модульных коммутаторов/маршрутизаторов и серверов (Modular/Blade).
  • Компания Harting заявила о создании первого в мире 10-гигабитного соединителя RJ-45, не требующего инструментов для монтажа — HARTING RJ Industrial 10G.

    IEEE 802.11

    IPv4

    MAC-адрес

    MAC-адрес (от англ. Media Access Control — управление доступом к среде, также Hardware Address) — уникальный идентификатор, присваиваемый каждой единице активного оборудования, или некоторым их интерфейсам в компьютерных сетях Ethernet.

    При проектировании стандарта Ethernet было предусмотрено, что каждая сетевая карта (равно как и встроенный сетевой интерфейс) должна иметь уникальный шестибайтный номер (MAC-адрес), прошитый в ней при изготовлении. Этот номер используется для идентификации отправителя и получателя фрейма, и предполагается, что при появлении в сети нового компьютера (или другого устройства, способного работать в сети) сетевому администратору не придётся настраивать MAC-адрес.

    Уникальность MAC-адресов достигается тем, что каждый производитель получает в координирующем комитете IEEE Registration Authority диапазон из шестнадцати миллионов (224) адресов, и по мере исчерпания выделенных адресов может запросить новый диапазон. Поэтому по трём старшим байтам MAC-адреса можно определить производителя. Существуют таблицы, позволяющие определить производителя по MAC-адресу; в частности, они включены в программы типа arpalert.

    В широковещательных сетях (таких, как сети на основе Ethernet) MAC-адрес позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу. Таким образом, MAC-адреса формируют основу сетей на канальном уровне, которую используют протоколы более высокого (сетевого) уровня. Для преобразования MAC-адресов в адреса сетевого уровня и обратно применяются специальные протоколы (например, ARP и RARP в сетях IPv4 и NDP в сетях на основе IPv6).

    Большинство сетевых протоколов канального уровня используют одно из трёх пространств MAC-адресов, управляемых IEEE: MAC-48, EUI-48 и EUI-64. Адреса в каждом из пространств теоретически должны быть глобально уникальными. Не все протоколы используют MAC-адреса, и не все протоколы, использующие MAC-адреса, нуждаются в подобной уникальности этих адресов.

    Адреса вроде MAC-48 наиболее распространены; они используются в таких технологиях, как Ethernet, Token ring, FDDI, WiMAX и др. Они состоят из 48 бит, таким образом, адресное пространство MAC-48 насчитывает 248 (или 281 474 976 710 656) адресов. Согласно подсчётам IEEE, этого запаса адресов хватит по меньшей мере до 2100 года.

    EUI-48 от MAC-48 отличается лишь семантически: в то время как MAC-48 используется для сетевого оборудования, EUI-48 применяется для других типов аппаратного и программного обеспечения.

    Идентификаторы EUI-64 состоят из 64 бит и используются в FireWire, а также в IPv6 в качестве младших 64 бит сетевого адреса узла.

    Структура MAC-адреса

    Стандарты IEEE определяют 48-разрядный (6 октетов) MAC-адрес, который разделен на четыре части.

    Первые 3 октета (в порядке их передачи по сети; старшие 3 октета, если рассматривать их в традиционной бит-реверсной шестнадцатеричной записи MAC-адресов) содержат 24-битный уникальный идентификатор организации (OUI)[1], или (Код MFG — Manufacturing, производителя), который производитель получает в IEEE. При этом используются только младшие 22 разряда (бита), 2 старшие имеют специальное назначение:

    • первый бит (младший бит первого байта) указывает, для одиночного (0) или группового (1) адресата предназначен кадр
    • второй младший бит первого байта указывает, является ли MAC-адрес глобально (0) или локально (1) администрируемым.
  • Следующие три октета выбираются изготовителем для каждого экземпляра устройства. За исключением сетей системной сетевой архитектуры SNA.

    Таким образом, глобально администрируемый MAC-адрес устройства глобально уникален и обычно «зашит» в аппаратуру.

    Администратор сети имеет возможность, вместо использования «зашитого», назначить устройству MAC-адрес по своему усмотрению. Такой локально администрируемый MAC-адрес выбирается произвольно и может не содержать информации об OUI. Признаком локально администрируемого адреса является соответствующий бит первого октета адреса (см. выше).

    Для того, чтобы узнать MAC-адрес сетевого устройства используются следующие команды:

    • Windows — ipconfig /all — более подробно расписывает — какой MAC-адрес к какому сетевому интерфейсу относится
    • Windows — getmac — менее подробно расписывает — какой MAC-адрес к какому сетевому интерфейсу относится
    • Linux — ifconfig -a | grep HWaddr
    • FreeBSD — ifconfig|grep ether
    • HP-UX — /usr/sbin/lanscan
    • Mac OS X — ifconfig, либо в Системных Настройках > Сеть > выбрать подключение > Дополнительно > Ethernet > Идентификатор Ethernet
    • QNX4 — netinfo -l
    • QNX6 — ifconfig или nicinfo
  • MTU

    NSLOOKUP

    PPPoE

    PPPoE (англ. Point-to-point protocol over Ethernet) — сетевой протокол канального уровня передачи кадров PPP через Ethernet. В основном используется xDSL-сервисами. Предоставляет дополнительные возможности (аутентификация, сжатие данных, шифрование).

    Стандартное MTU протокола ниже, чем на стандартном Ethernet (Ethernet - 1500 байт; PPPoE - 1492 байт), что иногда вызывает проблемы с плохо настроенными межсетевыми экранами.

    PPPoE — это туннелирующий протокол, который позволяет настраивать (или инкапсулировать) IP, или другие протоколы, которые настраиваются на PPP, через соединения Ethernet, но с программными возможностями PPP-соединений, и поэтому используется для виртуальных «звонков» на соседнюю Ethernet-машину и устанавливает соединение точка-точка, которое используется для транспортировки IP-пакетов, работающее с возможностями PPP.

    Это позволяет применять традиционное PPP-ориентированное ПО для настройки соединения, которое использует не последовательный канал, а пакетно-ориентированную сеть (как Ethernet), чтобы организовать классическое соединение с логином, паролем для Интернет-соединений. Также IP-адрес по другую сторону соединения назначается, только когда PPPoE соединение открыто, позволяя динамическое переиспользование IP-адресов.

    Стоит отметить, что некоторые поставщики оборудования (Cisco и Juniper, например) используют термин PPPoEoE (PPPoE over Ethernet), означающий PPPoE, работающий напрямую через Ethernet или другие IEEE 802.3 сети, а также PPPoE, работающий через связанные в Ethernet (Ethernet bridged over) ATM, для того чтобы отличать от PPPoEoA (PPPoE over ATM), который работает на ATM virtual circuit по спецификации RFC 2684 и SNAP и инкапсулирует PPPoE. PPPoEoA — это не то же самое, что Point-to-Point Protocol over ATM (PPPoA), поскольку он не использует SNAP.

    Работа PPPoE осуществляется следующим образом. Существует Ethernet-среда, то есть несколько соединённых сетевых карт, которые адресуются MAC-адресами. Заголовки Ethernet-кадров содержат адрес отправителя кадра, адрес получателя кадра и тип кадра. Одну из карт слушает PPPoE-сервер. Клиент посылает широковещательный Ethernet-кадр, на который должен ответить PPPoE-сервер (адрес отправителя кадра — свой MAC-адрес, адрес получателя кадра — FF:FF:FF:FF:FF:FF и тип кадра — PPPoE Active Discovery Initiation). PPPoE-сервер посылает клиенту ответ (адрес отправителя кадра — свой MAC-адрес, адрес получателя кадра — МАС-адрес клиента и тип кадра — PPPoE Active Discovery Offer). Если в сети несколько PPPoE-серверов, то все они посылают ответ. Клиент выбирает подходящий сервер и посылает ему запрос на соединение. Сервер посылает клиенту подтверждение с уникальным идентификатором сессии, все последующие кадры в сессии будут иметь этот идентификатор. Таким образом, между сервером и клиентом создается виртуальный канал, который идентифицируется идентификатором сессии и MAC-адресами клиента и сервера. Затем в этом канале устанавливается PPP-соединение, а уже в PPP-пакеты упаковывается IP-трафик.

    Ping

    Tracert

    VLAN

    VOIP

    Коммутатор

    Маршрутизатор