ETHERNET-ПРОТОКОЛЫ

2.1     Протоколы UDP, TCP     , DHCP

Локальная сеть Ethernet (англ. ether — «эфир» и network — «сеть, цепь») — семейство технологий пакетной передачи данных между устройствами для компьютерных и промышленных сетей, которая поддерживает неявный обмен сообщениями (обмен сообщениями ввода/вывода в реальном времени), явный обмен (обмен сообщениями) или оба и использует широко распространённые коммерческие чипы связи Ethernet и физические носители. Поскольку технология Ethernet используется с середины 1970-ых и широко принята во всём мире, то продукты Ethernet поддерживает большое количество поставщиков. Используя продукты Ethernet, вы не только следуете за общим направлением современной технологии, — у вас есть возможность иметь доступ ко всем устройствам уровня данных из Internet. EtherNet/IP возник из-за высокого спроса на использование сети Ethernet для приложений управления.

TCP/IP — протокол транспортного и сетевого уровней Internet и широко связан с сетями Ethernet и деловым миром. TCP/IP обеспечивает набор сервисов, которые, для совместного использования данных, могут использовать любые два устройства. Поскольку технология Ethernet и стандартные блоки протокола, например, TCP/IP опубликованы для общественного использования, то стандартизованные сервисные программы и физические носители производятся массово и легко доступны, что дает вам два преимущества:

- известная технология;

- доступность.

Стек протоколов TCP/IP был создан на основе NCP (Network Control Protocol) группой разработчиков под руководством Винтона Серфа в 1972 году. В июле 1976 года Винт Серф и Боб Кан впервые продемонстрировали передачу данных с использованием TCP по трём различным сетям. Пакет прошел по следующему маршруту: Сан-Франциско — Лондон — Университет Южной Калифорнии. В конце своего путешествия пакет проделал 150 тысяч км, не потеряв ни одного бита. В 1978 году Серф, Джон Постел и Дэнни Кохэн решили выделить в TCP две отдельные функции: TCP и IP (Internet Protocol, межсетевой протокол). TCP был ответственен за разбивку сообщения на датаграммы и соединение их в конечном пункте отправки. IP отвечал за передачу (с контролем получения) отдельных датаграмм.

UDP (User Datagram Protocol - протокол пользовательских датаграмм) — также используется совместно с сетью Ethernet, один из ключевых элементов TCP/IP, набора сетевых протоколов для Интернета. С UDP компьютерные приложения могут посылать сообщения (в данном случае называемые датаграммами) другим хостам по IP-сети без необходимости предварительного сообщения для установки специальных каналов передачи или путей данных. Протокол был разработан Дэвидом П. Ридом в 1980 году и официально определён в RFC 768.

UDP использует простую модель передачи, без неявных «рукопожатий» для обеспечения надёжности, упорядочивания или целостности данных. Таким образом, UDP предоставляет ненадёжный сервис, и датаграммы могут прийти не по порядку, дублироваться или вовсе исчезнуть без следа. UDP подразумевает, что проверка ошибок и исправление либо не нужны, либо должны исполняться в приложении. Чувствительные ко времени приложения часто используют UDP, так как предпочтительнее сбросить пакеты, чем ждать задержавшиеся пакеты, что может оказаться невозможным в системах реального времени. При необходимости исправления ошибок на сетевом уровне интерфейса приложение может задействовать TCP или SCTP, разработанные для этой цели.

DHCP (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.

1.2          Классификация Ethernet-пакетов(фреймов)

Фрейм (Frame - кадр, битовая цепочка) - пакет канального уровня, минимальная "упаковка" информации, передаваемой по сети.

Фрейм Ethernet согласно спецификации IEEE802.3 состоит из следующих элементов:

- Преамбула (8 байт): последовательность для синхронизации приемника, заканчивающаяся маркером начала пакета.

- Заголовок (14 байт): содержит MAC-адреса источника и приемника (по 6 байт) и двухбайтное поле длины или типа сетевого протокола (в зависимости от типа фрейма).

- Данные (46-1500 байт): содержимое этого поля зависит от типа фрейма.

- Концевик (4 байта): CRC-код для контроля достоверности передачи. Фреймы, не удовлетворяющие данной спецификации, считаются ошибочными. По типу ошибки (сочетание реальной длины, контрольной суммы и преамбулы) возможна локализация источника неисправности с точностью до функционального узла канала.

- Семейство фреймов включает в себя Ethernet_II и ряд типов, базирующихся на стандарте IEEE802.3, имеющих некоторые отличия от классического Ethernet.

- Фрейм Ethernet_II в третьем элементе заголовка содержит тип сетевого протокола, пославшего этот пакет. В поле данных содержится информация, поступившая от вышестоящего (сетевого) уровня. Этот тип преимущественно используется протоколом TCP/IP.

Фреймы, базирующиеся на 802.3, в третьем элементе заголовка содержат длину пакета. К ним относятся: Ethernet_802.3, иногда называемый 802.3 raw (сырой), поскольку в поле данных информация LLC-подуровня не включается. Этот тип применяется по умолчанию в Novell NetWare версии 3.11 и ниже.

Ethernet_802.2 отличается от 802.3 тем, что в поле данных присутствует заголовок LLC-подуровня, содержащий байты DSAP и SSAP (Destination и Source Service Access Point), идентифицирующий протоколы сетевого уровня источника и получателя, и 1-2 байта управляющего поля, определяющие требуемый уровень LLC-сервиса. Последующие байты содержат информацию, поступившую от вышестоящего (сетевого) уровня. Этот тип применяется по умолчанию в Novell NetWare начиная с версии 3.12.

Ethernet_SNAP (Sub-Network Access Protocol) отличается от 802.2 тем, что к LLC-заголовку в поле данных добавлен трехбайтный код организации и двухбайтный код типа сетевого протокола, совпадающий с полем типа заголовка фрейма Ethernet_II, например, 0800h - IP (Internet Protocol), 8137h - Novell NetWare IPX/SPX. Этот тип тоже применим для протоколов TCP/IP.

Тип фрейма указывается при загрузке сетевого драйвера. Приемник может непосредственно получить пакет от источника, если они используют одинаковые типы фреймов. В отличии от других сетевых ОС (Windows/NT, Unix, LAN Server), в которых фиксирован только один тип, Novell позволяет одновременно использовать несколько типов фреймов.