Ethernet

Aufbau

• Zunächst: Bus-Topologie, alle Rechner schließen sich an gelbes Kabel “Äther” an
• Prinzip: Fair, Gleichberechtigt, Effizient
• Lösung: CSMA/CD
  • Carrier Sense (Is someone already talking?)
  • Multiple Access (I hear what you hear!)
  • Collision Detection (Hey, we’re both talking!)

1. If the medium is idle, transmit anytime
2. If the medium is busy, wait and transmit right after
3. If a collision occurs, send 4 bytes jam, back off for a random period, then go back to 1

• Adressierung: Jede Adresse muss einmalig sein
  • 6 Byte
  • Erste 3 Byte von IEEE zugewiesen, je nach Netzwerkkartenhersteller
• Jedes Paket beinhaltet Sender und Empfänger
• Empfängeradressen:
  • Unicast: Einfache Empfängeradresse
  • Multicast: Gruppe von Stationen
  • Broadcast (=FF:FF:FF:FF:FF:FF): Nachricht für Alle

Das Ethernet-Paket

• Präambel: Wiederholendes 010101 zur Taktsynchronisierung des Empfängers auf den Empfänger
• Start of Frame Delimiter: 10101011b - Startzeichen, dass der eigentliche Frame beginnt
• Ziel-MAC-Adresse
• Quell-MAC-Adresse
• Length bzw. Typ-Feld: Länge des Paketes oder, falls >1536 (0x0600, sicher länger als die Maximallänge eines Ethernet-Pakets), der Frame Type, z.B.:
  • 0x0800 - IPv4
• Daten (0-1500 Bytes)
• PAD-Füllfeld, Füllzeichen, damit der Frame mindestens 64 Bytes lang ist
• CRC-Prüfsumme

Full Duplex Ethernet (aktuell)

• Ethernet Frame unverändert, aber andere Topologie
• Switch (Intelligenter Vermittler)
  • Leitet Frames anhand der Zieladresse nur an den Anschluss weiter, an dem das Ziel angeschlossen ist.
  • Besitzt Puffer und Warteschlangen (Pro Port)
• Keine Kollision, da nur ein Sender und ein Empfänger auf der Leitung -> Full Duplex

Zwei Switch Typen:

• Store and Forward - Frame wird komplett in einer Puffer empfangen und an Warteschlange des Zielports gespeichert (FIFO)
• Cut Through - dito, aber falls Warteschlange leer ist wird Frame schon nach Empfang der Zieladresse weitergeleitet

Woher weiß ein Switch, welcher Host an welchem Port angeschlossen ist?

Adresstabelle wo Ports und daran angeschlossene Hosts gespeichert werden

• Die Adresstabelle lernt die Hostadressen anhand eingehender Frames
• Ist die Zieladresse noch nicht in der Adresstabelle gespeichert, sendet der Switch das Paket an alle außer den Absender -> Flooding

Verzögerungszeit

• Übertragungsverzögerung:
• Von Sender zu Switch + von Switch zu Empfänger
• Da Switch komplettes Paket empfangen muss um es weiter zu senden

Paket-Warteschlange und -Verlust

• Falls Empfangsrate die Senderate zeitweise überschreitet
• Pakete werden gepuffert, warten bis sie übertragen werden können
• Pakete werden verworfen (Verlust) falls Puffer überläuft

Gesamtdatenrate

• CSMA/CD immer noch implementiert aber effektiv ersetzt durch
  • Switched Ethernet
  • Full Duplex Zugriff
• Unabhängige Kommunikationspfade
  • Bis zu N * 100% Gesamtdatenraate