Die Norm IEEE 802. Logical Link Control (LLC)

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1 Die Norm IEEE 802 Logical Link Control (LLC) Funktion Untervariante von HDLC gemeinsame Schnittstelle zur höheren Schicht für alle darunterliegenden LAN/MAN - Protokolle Dienste unbestätigt und verbindungslos (unreliable datagram, connectionless) höhere Schichten verantworten Erhaltung der Reihenfolge, Fehlerbehebung, Flußsteuerung bestätigt und verbindungslos (acknowledged datagram, connectionless) auf jedes Datagramm folgt genau eine Bestätigung Active Working Groups and Study Groups Higher Layer LAN Protocols Working Group Ethernet Working Group Wireless LAN Working Group Wireless Personal Area Network (WPAN) Working Group Broadband Wireless Access Working Group Resilient Packet Ring Working Group Radio Regulatory TAG Coexistence TAG Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) Executive Committee Study Group verbindungsorientiert (connection oriented) Verbindungsauf- und -abbau Datenübertragung mit Bestätigung Einhaltung der Reihenfolge Flußsteuerung Format Inactive Working Groups and Study Groups Logical Link Control Working Group Token Bus Working Group Token Ring Working Group Metropolitan Area Network Working Group Broadband TAG Isochronous LAN Working Group Security Working Group Demand Priority Working Group Disbanded Working Groups and Study Groups Fiber Optic TAG Cable Modem Working Group

2 Entwicklung 1976: 802.3: CSMA/CD Ethernet von Xerox, 2,94 MBit/s Robert Metcalf 1980: Ethernet-Industrienorm von Xerox, Digital und Intel (10 MBit/s) 1985: IEEE auf der Grundlage von Ethernet IEEE spezifiziert Familie von 1-persistenten CSMA/CD Systemen GBit/s, auf verschiedenen Medien, heute i.a. 100 Mbit/s Ethernet ist ein Protokoll dieser Familie Kodierung in der Bitübertragungsschicht: häufig Manchester Code Leitungstypen (Auszug) 802.3: CSMA/CD (Forts.) Name Kabeltyp Max. Anschlüsse/ Anwendung Segmentlänge Segment 10Base-T Twisted pair 100 m 1024 in Hub-Topol., mit Telefonkabeln, leichte Wartung 100Base-TX Twisted pair 100 MBit/s Fast Ethernet 1000Base-## Kupfer/Faser 25m 550/5000 m 1 GBit/s 10GBase-## Faser 65m 550/5000 m 10 GBit/s Base steht für Basisband im weiteren wird der 10 MBit/s-Standard diskutiert, Fast/Gigabit Ethernet arbeitet mit gleichem Frame und prinzipiell ähnlich Im Normungsprozeß: 802.3ah Ethernet in the First Mile (Kupfer: 1 km, >> 10 MBit/s Faser: 10 km 1 GBit/s 802.3af DTE Power via MDI (Stromversorgung über Netzwerkbuchse)

3 802.3 CSMA/CD: Parameter nach jedem Rahmen wird eine kurze Lücke (interframe gap) von 9,6 µs gelassen, um anderen Stationen eine Sendemöglichkeit zu geben dabei können natürlich Kollisionen auftreten t 0 Konkurrenzsituationen Übertragung Konkurrenz Leerlauf Zeit Bitrate 10 MBit/s, Manchester kodiert Länge eines Bit 0,1 µs Jam-Größe 32 Bit Maximale Rahmengröße 1518 Bytes (bestimmt Puffergrößen) Minimale Rahmengrößen 64 Bytes Begründung s.u. max. Anzahl Wiederholungen 16 Minimale Rahmengröße Grund 1: Kollisionserkennung Sender kann Kollision nur beim Senden des Rahmens erkennen gegeben sei: einfache Signallaufzeit auf Leitung = τ ungünstigster Fall: Sender A und B maximal weit entfernt der Rahmen muß mindestens so groß sein, daß er noch nicht vollständig gesendet wurde, wenn das erste Bit der Kollision wieder beim Sender ankommt minimale Rahmengröße τ MinFrame = 2 τ d max = 2,5 km maximale Länge eines Ethernet-Netzes mit Verstärkern (Repeatern) τ = d max / v Medium für Koaxkabel: v Medium = km/s τ MinFrame = 2τ = 2 d max / v Medium = 25 µs Der theoretisch kleinste Rahmen enthält 250 Bit (bei 10 MBit/s) minimale Rahmengröße = Funktion(Leitungslänge d, Signalfortpflanzungsgeschwindigkeit v Medium ) Grund 2: Unterscheidung gültiger Rahmen von Kollisions resten bei erkannter Kollision bricht Sender sofort ab es entstehen durch Kollisionen kurze ungültige Rahmen mit einer Größe zwischen 1 und 250 Bit diese müssen von gültigen Rahmen unterschieden werden festgelegte minimale Rahmengröße = 512 Bit = 64 Bytes (51,2 µs) zu kleine Rahmen werden mit Füllbytes aufgefüllt

4 Rahmenformat I Sendeschema Übertragung im Manchester Code Präambel 7 Bytes Start-of-Frame Marke 1 Byte Zieladresse [2 oder] 6 Bytes Quelladresse [2 oder] 6 Bytes Anzahl Datenbytes 2 Bytes LLC-Daten < 1500 Bytes optionale Füllbytes 0-46 Bytes Frame check sequence 4 Bytes CRC Präambel 7 mal zur Bitsynchronisation von Sender und Empfänger Start-of-Frame Marke zwei aufeinanderfolgende Einsen markieren Rahmenbeginn Zieladresse und Quelladresse für ein Netz 2 oder 6 Bytes bei 10 MBit/s-Netzen 6 Bytes 1. Bit in Zieladresse = 0 Einzeladresse 1. Bit in Zieladresse = 1 Gruppenadresse = Broadcast im Netz IEEE vergibt eindeutige Adressen weltweit an Kartenhersteller höhere Schicht (Vermittlungsschicht) muß Adresse finden Daten und Fülldaten es wird immer auf die minimale Rahmengröße von 64 Bytes aufgefüllt für 0 Datenbytes sind maximal 46 Füllbytes erforderlich

5 Empfangsschema Kollisionsverhalten Verfahren zur Berechnung der Wartezeit W nach Kollision [in Einheiten der Slot-time T] Truncated Binary Exponential Backoff Algorithmus: W = i x T T = Slot-time = Round trip delay = 2τ max = 51,2 µs i = Zufallszahl aus Intervall 0 i < 2 k k = Min(n,10) es ergibt sich Anzahl Kollisionen n für diesen Sendewunsch n = Anzahl Wiederholungen des gleichen Rahmens W = Anzahl i zu wartender Minimalrahmen der Größe T 1 0 oder 1 2 0, 1, 2 oder 3 3 0, 1,..., 6 oder , 1,..., 2 n -2 oder 2 n , 1,..., 1022 oder , 1,..., 1022 oder Fehlermeldung an höhere Schicht Effekt ältere, schon mehrfach kollidierte Rahmen werden benachteiligt ihre Wartezeit steigt im statistischen Mittel exponentiell zur Basis zwei an allerdings nach oben begrenzt ab 10 Versuchen verhindert Verstopfung und Blockaden (deadlocks) bei Überlast

6 Leistungsverhalten und Diskussion Anschluß Computer / Kupferkabel Verkoppelte Eigenschaften mehr Stationen geringere Auslastung mehr Auslastung steigende Wartezeiten längere Rahmen bessere Auslastung Transceiver enthält Elektronik für Träger- und Kollisionserkennung Transceiver-Kabel darf max. 50 m lang sein, differentielle Übertragung Leistungsverhalten bestimmt durch enge Kopplung zwischen Rahmengröße Übertragungsrate Kabellänge Aufbau des Transceivers Jabber ( Geplapper ) control trennt für den Fall eines Defekts in der Transceiver-Ausgangseinheit die Verbindung zwischen Koaxund Transceiverkabel, damit das Netz nicht gestört wird Erkennung durch Überprüfung von Zeitschranken (max. zulässige Blockgröße etc.) z.b.: höhere Übertragungsraten/längere Leitungen größere Rahmen große Zugriffswartezeit längere Leitungen u. gleiche Rahmen niedrigere Übertragungsrate

7 Repeater dient zur Verbindung mehrerer Kabelsegmente verstärkt eingehende Signale und leitet sie weiter Trennung des verstärkt gesendeten vom empfangenen schwachen Signal adaptive Übersprech- und Echounterdrückung nötig Beispiel 1: Repeater verbindet zwei Segmente Beispiel 2: Repeater in einer Hub-Topologie MAC = medium access control