..........................................................................................

Cis224 Project

นานเจนวิทย์ นาคเครือ 444372 กลุ่ม 01

นายยุทธพล บังเกิดแสง 451472 กลุ่ม 01

..........................................................................................
 
 

Network Technology
Network Architecture
Standard Organization
Basic Network
Modem
ISDN
ADSL
xDSL
Cable Modem
Wireless Lan
Sattelite
OSI Model
IEEE 802
IEEE and OSI Model
Ethernet
Tokenring
Gigabit Ethernet
FDDI
Frame Relay
ATM
Network Technology
TCP/IP
IEEE 802.3 Bus topology


         มาตรฐาน 802.3 พัฒนามาจากระบบอะโลฮ่า เริ่มจากบริษัท Xerox ได้สร้างระบบเครือข่ายเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ 100 สถานีภายในบริษัท โดยมีความยาวของเครือข่ายได้ถึง 1กิโลเมตร และมีอัตราการส่งข้อมูลได้ 2.94 Mbps ซึ่งระบบนี้เรียกว่า อีเทอร์เน็ต (Ethernet เป็นชื่อที่ได้มาจากความเชื่อ ที่ว่า “มีสสารตัวหนึ่งที่ชื่อว่า ether ซึ่งมีอยู่ในอวกาศเป็นตัวกลางสำหรับการแพร่กระจายของแสงในอวกาศ ” ต่อมาบริษัท Xerox ,DEC,Intel ได้ร่วมกันพัฒนามาตรฐานอีเทอร์เน็ตซึ่งมีอัตราการส่ง 10 Mbps ซึ่งกลายเป็นมาตรฐาน IEEE 802.3 ในปัจจุบัน ซึ่งมาตรฐาน 802.3 นี้จะอธิบายถึงแลนทั้งหมดที่ใช้หลักการ CSMA/CD ที่มีอัตราการส่งข้อมูลตั้งแต่ 1 – 10 Mbps และใช้สายส่งชนิดต่างๆดังนี้

 

10Base2 หรือ Thin Ethernet ใช้สายโคแอกเชียลชนิดอ่อนดัดง่ายเป็นสื่อส่งข้อมูล การเชื่อมเข้าสู่สายเคเบิลนี้ใช้หัวต่อแบบ
BNC ซึ่งมีลักษณะเป็นรูปตัว T

การทำงาน
          ตัวรับส่งสัญญาณจะอยู่บนอินเตอร์เฟสบอร์ดของแต่ละโหนด ใช้รับส่งสัญญาณที่โหนดของตนเองซึ่งต่างกับ 10Base5ที่อาจมีการใช้ตัวรับส่งสัญญาณร่วมกันระหว่างหลายสถาน

10Base5 หรือ Thick Ethernet เป็นสายสีเหลืองและมีเครื่องหมายกาทุก 2.5 เมตร แสดงจุดที่จะเจาะเพื่อเกาะ
Transciever (ตัวรับส่งสัญญาณของแลนการ์ด)

การทำงาน
          ทรานซีฟเวอร์หรือตัวรับส่งสัญญาณจะมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งสามารถตรวจสอบสัญญาณในสายว่าว่างหรือไม่ และตรวจสอบการชนกันของสัญญาณในสายว่าว่างหรือไม่ และตรวจสอบการชนกันของสัญญาณในสาย
หากตรวจพบว่ามีการชนกันของสัญญาณในสาย ตัวรับส่งสัญญาณจะส่งสัญญาณพิเศษลงในสายเพื่อให้
ตัวรับส่งสัญญาณรู้ด้วยว่ามีการชนกันของสัญญาณ สายของตัวรับส่งสัญญาณซึ่งยาวได้ถึง 50 เมตร จะเป็นตัวนำสัญญาณข้อมูลตลอดจนสัญญาณควบคุมส่งไปมาระหว่างตัวส่งสัญญาณกับอินเตอร์เฟสบอร์ด สำหรับอินเตอร์เฟสบอร์ดจะมีชิปควบคุมซึ่งจะรวบรวมข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบที่ถูกต้องของเฟรม พร้อมกับ
คำนวณผลรวมตรวจสอบแล้วส่งออกไป ส่วนการรับข้อมูล ชิปจะตรวจหาขอบเขตของเฟรมและคำนวณ
ผลรวมตรวจสอบเพื่อตรวจความถูกต้องของข้อมูล อินเตอร์เฟต สบอร์ดบางตัวจะมับัฟเฟอร์สำหรับเก็บ
เฟรมข้อมูลเข้าออก และอาจมี DMA ( Direct Memory Access)ในการรับส่งข้อมูลโดยตรงกับหน่วยความ
จำของคอมพิวเตอร์ช่วยเพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูล
ระหว่างบอร์ดกับคอมพิวเตอร์ สายทั้งสอง มีปัญหาที่สำคัญคือ หากสายเคเบิลขาดหรือหัวต่อหลวมจะทำ
ให้สัญญาณไฟฟ้าภายในสะท้อนอยู่ในสาย ทำให้การทำงานของระบบเสียหาย เราสามารถตรวจสอบคุณภาพของาสายได้โดยการส่งสัญญาณออกไปแล้ววัดระยะเวลาที่ส่งไปกับสะท้อนกลับมา
ถ้าไม่เท่ากันแสดงว่าสายนั้นเสียหายแล้ว จึงมีการคิดค้นสายแบบใหม่คือ

10Base-T ใช้สายคู่ตีเกลียวแบบเดียวกับสายโทรศัพท์ สายจากโหนดจะต่อเข้ากับ Hub ทำให้สามารถเพิ่ม
หรือลดโหนดในขณะทำงานอยู่ได้ หากสายขาดก็สามารถตรวจหาได้ง่าย ปกติจะส่งข้อมูลผ่านสายยาวถึงฮับได้
100 เมตร แต่หากใช้สายคู่ตีเกลียวแบบ category 5 ส่งได้ถึง 150 เมตร

10Base-F ใช้เส้นใยแก้วนำแสงจึงทำให้ราคาค่อนข้างแพงโดยเฉพาะหัวต่อและตัวหยุดสัญญาณ(Terminator) Terminator ใช้ติดที่ปลายสายเคเบิลเพื่อดูดสัญญาณไม่ให้ออกไปกระทบกับอากาศเพราะจะเกิดการสะท้อนกลับมารบกวน
สัญญาณที่ส่งอยู่ ทนทานต่อคลื่นรบกวน ใช้เป็นแบ็กโบนเชื่อมระหว่างตึกหรือระหว่างฮับที่อยู่ห่างกัน

          ในกรณีที่ต้องการจะต่อแลนให้กว้างออกไปอีก สัญญาณที่ส่งจะเพี้ยนหรือเบาลงเนื่องจากระยะทางที่ไกล
จึงต้องมีอุปกรณ์ที่เรียกว่า ตัวทวนสัญญาณ (repeater)ซึ่งเป็นตัวรับสัญญาณที่ส่งมาแล้ว
ทำการสร้างสัญญาณเดิมขึ้นมาใหม่แล้วทำการส่งต่อไป แต่เครื่อง 2 เครื่องต้องอยู่ห่างกันไม่เกิน 2.5 กิโลเมตร มีรีพีทเตอร์ไม่เกิน 4 ตัว ในเส้นทางเดียวกัน

การเข้ารหัสสัญญาณไฟฟ้าของแลน 802.3

          เพื่อให้ฝั่งรับสามารถรับข้อมูล 1 หรือ 0 ได้ถูกต้องโดยไม่ต้องใช้สัญญาณจังหวะนาฬิกาจากภายนอกเข้ามาช่วย แลนแบบ 802.3 ใช้วิธีการเข้ารหัสสัญญาณแบบ แมนเชสเตอร์ (Manchester Encoding) วิธีนี้ช่วงเวลาของแต่ละบิตถูกแบ่งออกเป็น 2 ช่วงเท่าๆกัน ในการแทนค่า 1 นั้นระดับไฟฟ้าของสัญญาณจะเปลี่ยนแปลงจากสูงมาต่ำ และการแทนค่า 0 ระดับไฟฟ้าจะเปลี่ยนจากต่ำไปสูง ระดับไฟฟ้าสูงมีค่า 0.85 โวลต์ และระดับไฟฟ้าต่ำมีค่า –0.85 โวลต์ เนื่องจากว่ามีการเปลี่ยนแปลงค่าระดับไฟฟ้าที่ตรงกลางของแต่ละบิต จึงทำให้ฝั่งรับสามารถทำงานสอดคล้องกับฝั่งส่งได้โดยง่าย

          และยังมีการเข้ารหัสแบบดิฟเฟอเรนเชียลแมนเชสเตอร์(Differential ManchesterEncoding) ซึ่งมีการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณทุกครั้งเมื่อบิตข้อมูลมีค่าเป็น 0 ส่งผลให้สัญญาณข้อมูลทนต่อคลื่นรบกวนได้มากว่าเดิม แต่ต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อนมากกว่า

                Format for CSMA/CD Bus Frames
 
Preamble มีบิต 10101010 เพื่อให้สัญญาณนาฬิกาของฝั่งรับสอดคล้องกับฝั่งส่งข้อมูล นั่นคือฝ่ายรับจะสามารถสร้างสัญญาณนาฬิกาเพื่อรับข้อมูลจากรูปแบบ 10101010...101010ของไบต์เริ่มต้นได้

Start of frame มีบิต 10101011 บอกจุดเริ่มต้นของเฟรม

Destination and Source Address ในแอดเดรสปลายทางจะมีบิตสูงสุดใช้บ่งบอกการทำงาน คือ ถ้ามีค่าเป็น 0 ใช้บอกว่าเป็นแอดเดรสของผู้รับทั่วไป ถ้าเป็น 0 ใช้ระบุแอดเดรสเฉพาะกลุ่มเดียวกัน เป็นการส่งแบบ multicast (ผู้รับหลายคนรับข้อมูลชุดเดียวกันจากผู้ส่งคนเดียวกันได้) แต่ถ้าแอดเดรสปลายทางเป็น 1 หมด หมายถึงส่งข้อมูลให้ทุกโหนดในเครือข่ายนั้นๆ

Length of data บอกขนาดของข้อมูล Data ข้อมูลจริงที่ส่ง

Pad ใช้ถูกใช้เมื่อข้อมูลที่ส่งมีขนาดน้อยกว่า 46 ไบต์ ฟิลด์นี้จะถูกขยายให้พอดีกับขนาดที่ขาดไปจาก 64 ไบต์ เพื่อมิให้เฟรมสั้นเกินไป เพราะว่าถ้าเกิดการชนกัน มันจะตัดเฟรมที่กำลังส่งอยู่จึงทำให้เฟรมนั้นเสียไปและผู้ส่งก็ไม่สามารถรู้ได้เลยว่าเกิดการชน คิดว่าข้อมูลส่งถึงปลายทางเรียบร้อยแล้ว ดังนั้นจึงมีการกำหนดความยาวของเฟรมที่ดีต้องไม่ต่ำกว่า 64 ไบต์ นับจากที่อยู่ผู้รับเป็นต้นไป เพื่อแยกเฟรมดีกับเฟรมที่เสียหาย และยังป้องกันไม่ให้โหนดจบการส่งข้อมูลก่อนที่บิตแรกของเฟรมจะไปถึงปลายสาย ทำให้ฝ่ายส่งทราบว่าเกิดการชนก่อนที่จะส่งเฟรมจบ แล้วตัดเฟรมได้ถูกต้อง หรือให้ทราบว่าข้อมูลส่งครบโดยไม่มีการชน

Checksum ฟิลด์รวมตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลโดยใช้เทคนิคของ CRC (Cyclic Redundancy Check)


CSMA/CD

            carrier sense ก่อนส่งจะฟังสายดูก่อนว่าว่างหรือไม่ ถ้าว่างก็ส่งได้เลย ถ้าไม่ว่างก็สุ่มเวลาแล้วส่งใหม่
collision detection ถ้าสายถูกใช้อยู่ จะรอฟังจนกว่าสายจะว่างจึงจะส่งใหม่ ถ้าสายว่างแล้วส่งพร้อมกันจะทำให้เกิดการชนกัน สามารถตรวจพบได้จากระดับสัญญาณไฟฟ้าที่สูงขึ้น แผงอะแดปเตอร์จะส่ง jam signal ไปให้ทุกโหนดทราบว่ามีการชน เพื่อหยุดการส่งข้อมูลและสุ่มเวลาที่จะส่งใหม่อีกครั้ง ถ้าไม่มีการชน จะส่งข้อมูลแบบ Broadcast ส่งไปทุกเครื่องในเครื่อข่าย เครื่องจะอ่าน header ของไฟล์ที่เป็นของตนเองเท่านั้น

            หลังจากการชนครั้งแรกแต่ละโหนดจะสร้างตัวเลขสุ่มที่มีค่า 0 หรือ 1(เลขสุ่ม 21 ค่า) โหนดจะส่งออกไปในช่วงเวลาที่สุ่มได้หากสุ่มได้ค่าเดียวกันจะเกิดการชนครั้งที่ 2 โหนดจะสร้างเลขสุ่มที่มีค่า 0,1,2 หรือ 3(เลขสุ่ม 22 ค่า) แล้วส่งใหม่อีกครั้ง หากชนกันถึง 16 ครั้ง อินเตอร์เฟสของบอร์ดจะรายงานไปที่คอมพิวเตอร์เพื่อแก้ไขในระดับสูง เรียกวิธีนี้ว่าBinary Exponential Backoff แต่เมื่อเครื่องคอมพิวเตอร์ในแลนมีจำนวนมากขึ้นจะเกิดการชนกันมากขึ้น วิธีแก้ คือ เพิ่มอัตราการส่งเป็น 100 Mbpsหรือ ใช้อุปกรณ์สวิสต์ฮับ (switching hub) ซึ่งประกอบไปด้วยการ์ดเสียบจำนวน 4 –32 แผ่นแต่และแผ่นมีหัวต่อ 1 – 8 ตัว แต่ละหัวสามารถต่อกับคอมพิวเตอร์ที่ส่งข้อมูลแบบ 10Base-T การ์ดเสียบเหล่านี้จะส่งข้อมูลผ่าน สายสื่อสารหลักความเร็วสูง(high-speed backbone)ที่มีอัตราส่ง 1 Gbps เมื่อสถานีส่งเฟรมข้อมูลเข้ามายังสวิสต์ การ์ดเสียบจะตรวจสอบว่าเฟรมข้อมูลนั้นต้องการส่งให้สถานีที่เชื่อมโยงเข้ากับการ์ดเดียวกันหรือไม่ ถ้าใช่ เฟรมข้อมูลจะถูกสำเนาส่งไปยังสถานีนั้น ถ้าไม่ใช่ เฟรมจะถูกส่งผ่านแบ็กเพลนไปยังการ์ดปลายทางเพื่อส่งข้อมูลแก่ถานีปลายทาง แต่ถ้าสองสถานีบนการ์ดเดียวกันส่งข้อมูลเข้าด้วยกันมีวิธีแก้ 2 แบบ คือ

1.หัวต่อของการ์ดเดียวกันจะถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันเป็นแลน 802.3 วงหนึ่ง ซึ่งมีการควบคุมการส่งข้อมูลของสถานีบนการ์ดนั้นเป็นแบบโปรโตคอล CSMA/CD ดังนั้นบนการ์ดหนึ่งจะส่งข้อมูลได้สถานีเดียวในขณะใดขณะหนึ่ง

2.แต่ละพอร์ตข้อมูลเข้าของการ์ดจะมีบัฟเฟอร์รับและส่งข้อมูล ซึ่งเฟรมข้อมูลที่เข้ามาจะถูกเก็บไว้ในบัฟเฟอร์ ดังนั้นทุกพอร์ตของการ์ดจะสามารถรับข้อมูลเข้ามาและส่งออกในเวลาเดียวกัน เป็นการทำงานแบบฟูลดูเพล็กซ์(Full Duplex) สวิสต์ฮับแบบนี้เมื่อมีเฟรมข้อมูลเข้ามาแล้ว จะตวจสอบว่าต้องการส่งให้พอร์ตอื่นในการ์ดเดียวกันหรือไม่ ถ้าใช่ก็จะส่งข้อมูลไปปลายทางโดยตรง ซึ่งข้อมูลจะถูกเก็บลงในคนละบัฟเฟอร์กับข้อมูลที่รับมาจากสถานีของพอร์ตนั้น ถ้าไม่ใช่ จะส่งข้อมูลผ่านแบล็กเพลนไปยังการ์ดปลายทาง เนื่องจากแต่ละพอร์ตมีบัฟเฟอร์จึงไม่มีการชนกันของเฟรมข้อมูล เมื่อหลายสถานีบนการ์ดเดียวกันส่งข้อมูลพร้อมกัน

 

>> Home <<



Webmaster : seeis_224@yahoo.com