Az Ethernet közeghozzáférésének alapgondolatát már bemutattuk. Mielõtt egy állomás adni akar, belehallgat a csatornába. Ha a kábel foglalt, akkor az állomás addig vár, amíg az üressé nem válik, máskülönben azonnal adni kezd. Ha egy üres kábelen két vagy több állomás egyszerre kezd el adni, ütközés következik be. Minden ütközést szenvedett keretû állomásnak be kell fejeznie adását, ezután véletlenszerû ideig várnia kell, majd az egész eljárást meg kell ismételnie.

Az Ethernet hálózatok átviteli sebessége 10 Mbit/s.(Ma már 100 Mbit/s is lehet!) Ez persze nem jelenti azt, hogy egy Ethernet hálózatnak minden körülmények között ez a maximális átviteli sebessége, hiszen egy ilyen hálózat a lehetséges terhelésének csak mintegy 60 %-án üzemeltethetõ ésszerûen. Tehát az Ethernet optimális sebessége mintegy 4.5 Mbit/s Ethernet hálózatokban többféle kábeltípus használható:

Vékony koax kábelezés esetén a jelek visszaverõdésének megakadályozására a végpontokat a kábel hullámellenállásával megegyezõ értékû 50 W -os ellenállással kell lezárni. Mivel a számítógépek sorosan fel vannak fûzve a kábelre, a csatlakoztatást oly módon lehet megvalósítani, hogy a koaxiális kábelt egyszerûen kettévágják a két végére ún. BNC csatlakozót szerelnek, és egy ún. T csatolót illesztenek be ez csatlakozik a számítógép hálózati kártyájára.

Az elõre kialakított hálózatoknál egy új csatlakozás létesítése egyszerûbb. A felszerelt fali csatlakozásról kell eltávolítani az ún. rövidzáró hurkot és a helyére kötni két darab elõre szerelt koaxiális kábelt mindkét végén BNC csatlakozóval, valamint egy T csatlakozás segítségével a számítógéphez illeszteni. Mindkét módszer hátránya, hogy a számítógép-hálózat mûködésének néhány percre való felfüggesztését kívánja. Nagy hálózatok esetén, ahol gyakran kell új felhasználót a rendszerhez kapcsolni, vagy a rendszer leállítása nehezen oldható meg ez az eljárás erõsen megkérdõjelezhetõ. Továbbá, minél több ilyen csatlakozás van a hálózatban annál valószínûbb, hogy valamelyiknél érintkezési hiba keletkezik. Újabban rendelkezése állnak ún. megszakítás-nélküli csatlakozók is, ám ezek telepítése meglehetõsen költséges.

A vastag Ethernet kábel többnyire sárga színû ( bár ezt semmilyen szabvány nem rögzíti), ezért gyakran yellow cable -nek is nevezik. A nagyfrekvenciás jelillesztés miatt a kábel borításán azonos távolságokra felfestett jelzések (gyûrûk) jelzik azokat a pontokat, ahol a kábelhez hozzá lehet csatlakozni. Ezt a kábelezési módszert a magasabb költségek, és a különleges szereléstechnikája miatt ( pl.: az ilyen kábelek csak meghatározott íveken hajlíthatók) csak olyan esetekben használják ahol az erõsebb külsõ zavarok miatt szükséges az erõsebb árnyékolás (pl.: ipari felhasználás), illetve nagyobb az áthidalandó távolság.

A vastag kábeleknél a számítógép-csatlakoztatás módja az ún. vámpír csatlakozó használata. Az ilyen rendszerû csatlakozás kialakítási módja a következõ: a kábelbe egy rendkívül pontos mélységû és szélességû lyukat fúrnak. A lyuknak a rézmagban kell végzõdnie. Ebbe a lyukba kell becsavarni egy speciális csatlakozót (ez a vámpír csatlakozó) , amelynek végül is ugyanaz a célja mint a T csatlakozónak, csak nem kell elvágni a kábelt. A vámpír csatlakozókat csak a kábel jelölt, meghatározott pontjain lehet elhelyezni.

Ilyenkor a kábelre egy adó-vevõt (transreceiver vagy MAU - Media Attachment Unit) is illeszteni kell, amihez csatlakoztatott kábel köti össze az adó vevõt a számítógépben lévõ illesztõ kártyával. Az adó-vevõkábel (AUI=Attachment Unit Interface) legfeljebb 50 méter hosszú lehet, és öt különállóan árnyékolt sodrott érpárt tartalmaz. A MAU csatlakozója (Canon DB-15) négy szimmetrikus jeláramkört, tápellátást és földelést szolgáltató vezetéket tartalmaz. A jeláramkörök két jelvezetékbõl (A és B) és az árnyékolásukból (S) állnak.

Ethernet esetén vastag koax kábelhosszúsága max. 500 m, a vékony koaxé 185 m lehet. A hálózat által átfogott távolság növelése érdekében az egyes kábeleket ismétlõk (repeater) segítségével össze lehet kötni. Az ismétlõ egy fizikai rétegbeli eszköz, amely mindkét irányból veszi, felerõsíti és továbbítja a jeleket. A hálózat szemszögébõl az ismétlõkkel összekötött kábelszegmensek egyetlen kábelnek tekinthetõk (eltekintve az ismétlõ okozta plusz késleltetéstõl).

Egy rendszer több szegmenset és több ismétlõt tartalmazhat, de nem lehet két olyan adó-vevõ, amely 2,5 km-nél távolabbra helyezkedik el egymástól, ill. nem lehet olyan adó-vevõ közötti út, amely négynél több ismétlõn halad keresztül.

Csavart érpár alkalmazásakor minden ilyen módon bekötött számítógép lényegében pont-pont kapcsolatot valósít meg az elosztó eszközzel, az UTP több-portos jelismétlõvel. Ilyen eszközöknek 8...16 UTP csatlakozásuk van (RJ-11 jelû telefoncsatlakozó) a számítógépek felé, és bemenetükön UTP csatlakozó (ilyen módon fa struktúrájú UTP kábelezés valósítható meg), optikai kábel csatlakozó, BNC, vagy AUI csatlakozó található.

Hálózatépítésnél különféle épületkábelezési megoldás lehetséges. Lehet hogy csak egyetlen kábel kígyózik át az épület szobáin úgy, hogy az állomások a hozzájuk legközelebb esõ ponton csatlakoznak rá. Lehetséges egy, az alaptól a tetõig futó gerinckábel alkalmazása, amelyre az egyes emeleteken ismétlõk segítségével vízszintes kábelek csatlakoznak. Egyes megvalósításainál a függõleges gerincvezeték vastag, míg a vízszintesek vékony kábelek.

A jelenlegi Ethernet kábelezési technika az üvegszálas (egyre ritkábban koax) gerincvezetéket részesíti elõnyben, amelyhez jelismétlõkön (UTP multiport repeater) keresztül csavart érpárokkal csatlakoznak a számítógépek, csillag topológiát formálva. A különféle fizikai kábelezés megfelelõ csatlakozás-párokat tartalmazó egységek használatát követeli meg. Ezek lehetnek az üvegszálnál alkalmazott csatlakozók (ST, FC/PC, SMA, SC, FDDI), vékony koax BNC csatlakozója, a vastag koax-nál a AUI csatlakozót használnak, míg csavart érpárnál az RJ-11-es telefoncsatlakozót.

Bármilyen is legyen a közeg a szakadt kábelek, rossz megcsapolások, laza csatlakozók komoly adatátviteli problémákat okoznak. Lelassul a hálózat, sok “hálózati hiba” üzenet jelenik meg a rendszerben. Kinyomozásukra különbözõ technikákat fejlesztettek ki. Alapvetõen egy ismert alakú jelet bocsátanak a kábelre. Ha a jel akadályba vagy a kábel végébe ütközik, akkor visszhang keletkezik, amely a jellel ellenkezõ irányba terjed. A jel kibocsátási és a visszhang visszaérkezési idejét precízen mérve a visszhang keletkezési helye meghatározható. Ezt a technikát idõbeli reflektometriának (time domain reflectometry) nevezik.

Az összes 802.3 implementáció, beleértve az Ethernetet is, manchester kódolást használ, amelyet az 102. ábrán láthatunk. A bitek közepén lévõ jelváltás iránya jelenti a 0 vagy 1 információt, és ezen átmenet segítségével a küldõ szinkronizálhatja a VEVÕ-t.

A bitek közepén levõ átmenetek segítségével a küldõ szinkronba hozhatja a vevõt. Bármelyik idõpontban a kábel a kõvetkezõ három állapot egyikében van: 0-ás bit átvitele (alacsonyból magasba való átmenet), 1-es bit átvitele (magasból alacsonyba való átmenet), vagy tétlen (0 V). A jel magas szintjét +0,85 V, alacsony szintjét - 0,85 V jelenti.

A számítógépben lévõ interfészkártya a csatlakozó kábeltípustól függõ BNC, AUI, telefoncsatlakozó aljzattal van szerelve és olyan vezérlõ integrált áramkört tartalmaz, amely kereteket vesz ill. kereteket küld a hálózatra. A vezérlõ felelõs a kimenõ keretek adatokból való összeállításáért, a kimenõ keretek ellenõrzõösszegének kiszámításáért és a bejövõ keretek ellenõrzõösszegének ellenõrzéséért. A kártya ezenfelül még kezeli a bejövõ keretek számára fenntartott puffer-területet, a kimeneti puffer-sort, az átvitelt sok esetben DMA-val gyorsítva.

A 802.3 keretszerkezetét az 103. ábrán mutatjuk be.  

Ahogy már említettük, ütközés bekövetkeztekor minden ütközést észlelõ állomás abbahagyja adását, a többi állomás figyelmeztetésére szándékosan zajos jelet küld egy darabig, majd véletlenszerû ideig vár, és csak ezután próbálja ismét megkezdeni az adást.

Hogyan lehet a véletlenszerûséget biztosítani?

Az ütközés után az idõt diszkrét idõintervallumokra osztják. Az elsõ ütközés után minden állomás az újabb próbálkozás elõtt 0 vagy 1 idõintervallumot várakozik. Ha két állomás ütközik, és mindkettõ ugyanazt a véletlen számot kapja, akkor ismét ütköznek. A második ütközés után már a 0, l, 2 vagy 3 számok közül választanak véletlenszerûen, és annak megfelelõ ideig várakoznak. Ha a harmadik ütközés is bekövetkezik (amely 0,25 valószínûséggel fordulhat elõ), akkor az állomások a 0 és 7 közötti intervallumból választanak véletlenszerûen egy számot.

Általánosan fogalmazva: a k-adik ütközés után az állomásoknak a 0 és 2^k-1 közötti intervallumból kell egy számot választaniuk, és ennek megfelelõ idõt kell várakozniuk. Ha azonban elérik a 10. ütközést, akkor a véletlenszám-generálás felsõ határa az 1023-as értéken állandósul: 16 bekövetkezett ütközés után a vezérlõ abbahagyja a próbálkozást, és hibajelzést ad a számítógépnek, és a felsõbb rétegek feladata a további hibajavítás. Ezt az algoritmust bináris exponenciális visszatartásnak (binary exponential backoff) nevezik.

A próbálkozások számával exponenciálisan növekvõ várakozási idõ miatt dinamikusan lehet az adni kívánó állomások számához igazodni. Ha a véletlenszám-generálás felsõ határa minden ütközéskor 1023 lenne, akkor két állomás újbóli ütközésének valószínûsége valóban elhanyagolhatóvá válna, de a várakozási idõ átlagos értéke túl nagy lenne és a hálózat nagyon lelassulna. Ha viszont az állomások csak a 0 és 1 közül választanának, akkor 100 egyszerre adni akaró állomás keretei addig ütköznének, amíg végre 99 állomás a 0-t, míg a maradék egy az 1-est (vagy fordítva) választaná. Ez megint igen nagy lassulást okozna. Összefoglalva: kevés ütközõ állomás esetén viszonylag kis késleltetés következik csak be, ugyanakkor nagyszámú állomás esetén az ütközés még belátható idõn belül feloldódik.

Ahogy az eddigiekbõl kiderült, a CSMA/CD nem biztosít nyugtázást. Mivel az ütközés hiánya nem garantálja azt, hogy a keretek nem sérülnek meg, ezért a megbízható átvitel érdekében a célállomásnak ellenõriznie kell az ellenõrzõösszeget, és ha az hibátlan, akkor errõl a tényrõl egy nyugtakeret küldésével értesítenie kell a forrást. Általában ez a nyugtázás egy másik keretet igényelne, amelynek elküldése érdekében, akárcsak egy adatkeret esetén, meg kell szereznie a csatorna-hozzáférési jogot. Ez megoldható úgy, hogy a sikeres adásokat követõ közegért történõ versengés során a célállomásnak prioritást biztosítunk.

Kétségkívül jelenleg ma a legnépszerûbb hálózat az Ethernet, amelyet rugalmassága és egyszerûsége és olcsósága biztosít. A közeg-hozzáférési algoritmusa is jól alkalmazkodik a hálózatot használó emberi tevékenységhez: a felhasználók nem folyamatosan használják a hálózatot, hanem idõben elosztva van hálózati forgalom. A számítógépes illesztõkártyái is olcsók. Az UTP kábelezés alkalmazásakor a telefonhálózattal együtt szerelhetõ. Megjelent a 100 MHz-es sebességû változata is (Fast Ethernet), amely szintén az UTP kábelezést is használhatja. A koaxiális kábelt alkalmazó megoldások száma csökkenõben van például azért, mert egy sorosan felfûzött kábelrendszerben sokkal nehezebb a hibát behatárolni, mint a csillag kialakítású UTP-s rendszer esetén.

 (Newsbytes) Az FCC (az Egyesült Államok telekommunikációt felügyelõ hivatala) bemérte a Clarion 10 Mb/s átviteli sebességû vezeték nélküli Ethernet kártyáját és engedélyezte annak forgalomba kerülését. Az eszköz kompatibilis bármilyen Ethernet-kártyával, és amellyel akár 100 méter távolság is áthidalható vezetékek nélkül.

Ábrajegyzék

Bevezetés

1.fejezet: A hálózatok célja, alkalmazása, alapfogalmak

2.fejezet: Fizikai átviteli jellemzõk és módszerek

3.fejezet: Közeg-hozzáférési módszerek

4.fejezet: Adatkapcsolati protokollok

5.fejezet: Hálózati réteg

6.fejezet: A felsõbb rétegek

7.fejezet: Lokális hálózatok: IEEE802-es szabványok, Vezérjeles sín (vezérjel busz), Vezérjeles gyûrû, FDDI, a MAP és a TOP, lokális hálózati operációs rendszerek, Ellenõrzõ kérdések

8.fejezet: A TCP/IP protokoll és az Internet

9. fejezet: Szótár

Irodalomjegyzék

Tárgymutató