Какие два поля или функции проверяет Ethernet, чтобы определить, был ли передан полученный кадр

Обновлено: 03.07.2024

Эта статья является частью серии о перемещении пакетов — обо всем, что происходит для того, чтобы доставить пакет отсюда туда. Используйте поля навигации для просмотра остальных статей.

В прошлой статье мы рассмотрели все, что происходит, когда два хоста взаимодействуют друг с другом напрямую. В этой статье мы добавим обычное сетевое устройство: коммутатор. Мы рассмотрим, что происходит при обмене данными между хостами через коммутатор.

Эта статья будет практическим применением всего, что обсуждалось, когда мы рассматривали коммутатор как ключевого игрока в передаче пакетов. Возможно, стоит просмотреть этот раздел, прежде чем продолжить.

Мы начнем с рассмотрения отдельных функций переключателей, а затем рассмотрим анимацию, показывающую их совместную работу.

Функции переключения

Коммутатор в основном выполняет четыре функции: обучение, лавинная рассылка, пересылка и фильтрация:

Обучение

Будучи устройством уровня 2, коммутатор будет принимать все свои решения на основе информации, содержащейся в заголовке уровня 2. В частности, коммутатор будет использовать MAC-адрес источника и MAC-адрес назначения для принятия решений о переадресации.

Одной из задач коммутатора является создание таблицы MAC-адресов, в которой каждый из его портов коммутатора сопоставляется с MAC-адресами подключенных устройств.

Таблица MAC-адресов изначально пуста, и каждый раз, когда коммутатор получает что-либо, он просматривает поле исходного MAC-адреса входящего кадра. Он использует исходный MAC-адрес и порт коммутатора, на который был получен кадр, для создания записи в таблице MAC-адресов.

Рано или поздно, поскольку каждое подключенное устройство неизбежно что-то отправляет, коммутатор будет иметь полностью заполненную таблицу MAC-адресов. Затем эту таблицу можно использовать для интеллектуальной пересылки кадров по назначению.

Наводнение

Однако, несмотря на описанный выше процесс обучения, неизбежно, что коммутатор в какой-то момент получит кадр, предназначенный для MAC-адреса, местоположение которого коммутатору неизвестно.

В таких случаях коммутатор может просто скопировать кадр и отправить его на все порты. Это действие известно как флуд.

Флудинг гарантирует, что если предполагаемое устройство существует и если оно подключено к коммутатору, оно обязательно получит кадр.

Конечно, как и любое другое устройство, подключенное к этому коммутатору. И хотя это не идеально, это совершенно нормально. Сетевая карта каждого подключенного устройства получит кадр и просмотрит поле MAC-адреса назначения. Если они не являются предполагаемым получателем, они просто молча отбрасывают фрейм.

Однако, если они являются предполагаемым устройством, коммутатор может быть удовлетворен, зная, что он смог успешно доставить кадр.

Более того, когда предполагаемое устройство получает кадр, будет сгенерирован ответ, который при отправке на коммутатор позволит коммутатору изучить и создать таблицу MAC-адресов, сопоставив это неизвестное устройство с его портом коммутатора.

Пересылка

Конечно, в идеале коммутатор должен иметь запись в своей таблице MAC-адресов для каждого встречающегося MAC-адреса назначения.

Когда это происходит, коммутатор успешно пересылает кадр через соответствующий порт коммутатора.

Коммутатор может пересылать кадры тремя способами. Они кратко описаны ниже.

Сохранить и переслать. Коммутатор копирует весь кадр (заголовок + данные) в буфер памяти и проверяет кадр на наличие ошибок перед его пересылкой. Этот метод является самым медленным, но обеспечивает лучшее обнаружение ошибок и дополнительные функции, такие как приоритизация определенных типов трафика для более быстрой обработки.
Cut-Through — коммутатор ничего не сохраняет и проверяет только минимум, необходимый для чтения MAC-адреса получателя и пересылки кадра. Этот метод является самым быстрым, но он не позволяет обнаруживать ошибки или использовать дополнительные функции.
Без фрагментов. Этот метод представляет собой смесь двух предыдущих. Коммутатор проверяет только первую часть кадра (64 байта) перед отправкой кадра дальше. Если произошла ошибка передачи, она обычно замечается в пределах первых 64 байтов. Таким образом, этот метод обеспечивает «достаточно хорошее» обнаружение ошибок, а скорость и эффективность позволяют избежать сохранения всего кадра в памяти перед его пересылкой.

Стоит отметить, что эти три метода когда-то были очень важны, когда технологии Switch были новее, и переключение приводило к заметной задержке. В наши дни при переключении на линейной скорости разница в скорости между этими тремя незначительна, и большинство коммутаторов работают в режимах сохранения и пересылки.

Фильтрация

И, наконец, последняя функция переключателя — фильтрация.В основном эта функция указывает, что коммутатор никогда не будет пересылать кадр обратно через тот же порт, который получил кадр.

Чаще всего это происходит, когда коммутатору необходимо передать кадр — кадр будет продублирован и отправлен на каждый порт коммутатора, кроме порта, который получил кадр.

В редких случаях хост отправляет кадр с MAC-адресом назначения самого себя. Обычно это хост, находящийся в состоянии ошибки или являющийся вредоносным. В любом случае, когда это происходит, коммутатор просто отбрасывает кадр.

Операция переключения

Теперь, когда мы рассмотрели каждую из отдельных функций коммутатора, мы можем посмотреть на них в действии. На приведенной ниже анимации показано, как коммутатор выполняет все четыре функции по мере обработки трафика.

Обычно хосты на анимации ниже должны выполнять разрешение ARP, но чтобы сосредоточиться на работе коммутатора, мы опустим ARP и будем действовать так, как если бы все хосты уже знали IP-адреса и MAC-адреса друг друга.

У хоста А есть "что-то" для отправки хосту Б. Содержимое "чего-то" совершенно не имеет значения, если известно, что кадр имеет заголовок L2, который включает MAC-адреса источника и получателя.

Изначально таблица MAC-адресов коммутатора пуста. Помните, что он заполняется только при получении кадра.

Когда хост A отправляет кадр на коммутатор, он включает MAC-адрес источника aaaa.aaaa.aaaa. Это побуждает коммутатор изучить запись таблицы MAC-адресов, отображающую порт 1 на MAC-адрес aaaa.aaaa.aaaa.

Затем, решая, как переслать кадр, коммутатор понимает, что для bbbb.bbbb.bbbb нет записи. Это оставляет коммутатору только один вариант: продублировать и залить фреймом все порты. Обратите внимание, что кадр был продублирован для всех портов, кроме порта 1 (на который он пришел) — это пример того, как коммутатор выполняет свою функцию фильтрации.

Затем этот кадр будет получен хостом C и хостом B. Хост C при проверке заголовка L2 поймет, что кадр не предназначен для них, и просто отбросит его. И наоборот, когда хост B получает кадр и понимает, что он действительно является предполагаемым получателем, он примет кадр и сгенерирует ответ.

Когда ответ поступает на коммутатор, можно узнать другое сопоставление таблицы MAC-адресов: порт 2 содержит MAC-адрес bbbb.bbbb.bbbb.

Затем коммутатор ищет MAC-адрес назначения (aaaa.aaaa.aaaa) и понимает, что этот адрес существует вне порта 1. Затем коммутатор может просто переслать кадр, поскольку ему известно расположение MAC-адреса назначения.

Анимация выше иллюстрирует четыре функции переключателя на одном переключателе. Чтобы узнать, как процесс масштабируется для нескольких коммутаторов, ознакомьтесь с этой статьей.

Трансляции

Часто возникает некоторая путаница в отношении коммутатора в отношении широковещательной рассылки и поведения коммутатора при переполнении. Путаница понятна, потому что конечный результат один и тот же, но также важно понимать различие.

Широковещательный кадр — это кадр, адресованный всем в локальной сети. Это делается с использованием того же заголовка Ethernet, который мы обсуждали, за исключением того, что поле MAC-адреса назначения заполняется специальным адресом: ffff.ffff.ffff. Адрес «все F» специально зарезервирован для широковещательной рассылки.

По определению, если коммутатор когда-либо встречает пакет с MAC-адресом назначения ffff.ffff.ffff, он всегда будет лавинно распространять кадр (конечно, после изучения MAC-адреса источника).

Еще один способ взглянуть на это так: поскольку адрес ffff.ffff.ffff зарезервирован, коммутатор не может изучить сопоставление таблицы MAC-адресов для него. Таким образом, любой кадр, предназначенный для этого MAC-адреса, всегда будет рассылаться.

Подводя итог, можно сказать, что широковещательная рассылка — это кадр, адресованный всем в локальной сети (ffff.ffff.ffff), а лавинная рассылка — это действие, которое может предпринять коммутатор. Широковещательный кадр по определению всегда будет лавинно рассылаться коммутатором. Но коммутатор никогда не будет транслировать кадр (поскольку трансляция не является функцией коммутатора).

В этой статье намеренно опущен протокол разрешения адресов (ARP), чтобы сосредоточиться исключительно на действиях коммутатора. ARP является функцией клиента и никогда не будет выполняться самим коммутатором. Предполагается, что клиенты на анимации выше уже знают MAC-адреса друг друга. Чтобы узнать больше о ARP, посмотрите это видео.

Ethernet был разработан исследовательским центром Xerox Corporation в Пало-Альто (PARC) в 1970-х годах. Ethernet был технологической основой для спецификации IEEE 802.3, которая была первоначально выпущена в 1980 году. Вскоре после этого Digital Equipment Corporation, Intel Corporation и Xerox Corporation совместно разработали и выпустили спецификацию Ethernet (версия 2.0), которая в значительной степени совместима с IEEE 802.3. Вместе Ethernet и IEEE 802.3 в настоящее время занимают наибольшую долю рынка среди всех протоколов локальных сетей (LAN). Сегодня термин Ethernet часто используется для обозначения всех локальных сетей обнаружения коллизий множественного доступа с контролем несущей (CSMA/CD), которые в целом соответствуют спецификациям Ethernet, включая IEEE 802.3.

При разработке Ethernet чтобы занять промежуточное положение между дальними низкоскоростными сетями и специализированными сетями компьютерных залов, передающими данные на высоких скоростях на очень ограниченные расстояния. Ethernet хорошо подходит для приложений, в которых локальная среда связи должна передавать спорадический, иногда интенсивный трафик с высокими пиковыми скоростями передачи данных.

Ethernet и IEEE 802.3

Ethernet и IEEE 802.3 определяют схожие технологии. Оба являются локальными сетями CSMA/CD. Станции в локальной сети CSMA/CD могут получить доступ к сети в любое время. Перед отправкой данных станции CSMA/CD «прослушивают» сеть, чтобы определить, не используется ли она уже. Если это так, станция, желающая передать, ждет. Если сеть не используется, станция передает. Коллизия возникает, когда две станции прослушивают сетевой трафик, не «слышат» его и одновременно передают. В этом случае обе передачи повреждены, и станции должны повторно передать через какое-то время. Алгоритмы отсрочки определяют, когда конфликтующие станции повторяют передачу. Станции CSMA/CD могут обнаруживать коллизии, поэтому они знают, когда должны повторить передачу. Этот метод доступа используется традиционными функциями Ethernet и IEEE 802.3 в полудуплексном режиме. (Когда Ethernet работает в полнодуплексном режиме, CSMA/CD не используется.) Это означает, что только одна станция может одновременно передавать данные по общему Ethernet.

Этот метод доступа был задуман для обеспечения совместного доступа. и справедливый доступ к нескольким сетевым станциям/устройствам. Он позволяет этим системам справедливо обращаться к сети Ethernet через процесс арбитража, определяя, как станции, подключенные к этой сети, могут получить доступ к общему каналу. Это позволяет станциям прослушивать перед передачей и может восстановиться, если сигналы конфликтуют. Этот интервал времени восстановления называется временем слота и основан на времени приема-передачи, которое требуется для отправки 64-байтового кадра максимальной длины локальной сети Ethernet, подключенной повторителями. Другое название этой общей локальной сети — домен коллизий. Для полудуплексной работы, режима, на котором основан традиционный Ethernet, размер вашего домена коллизий может быть ограничен физическими ограничениями используемого кабеля. В Табл. 4-1 перечислены домены коллизий для 10/100/1000 Мбит/с.

Ограничения самого кабеля могут создать еще меньшие границы.

Поскольку 64-байтовое время слота соответствует скоростям передачи 10/100/1000, это серьезно ограничивает масштабируемость для 1000BaseX для работы в сети диаметром более 20 метров. Чтобы преодолеть это препятствие, используйте биты расширения несущей в дополнение к размеру кадра Ethernet, чтобы увеличить время передачи по проводу. Это увеличивает диаметр сети до 100 метров на сегмент, как 100BaseT.

Чтобы эта система работала, все должны соблюдать одни и те же правила. Для CSMA/CD действуют следующие правила:

1. Прослушивание — станции прослушивают сигналы в проводной сети. Если сигнал обнаружен (распознавание несущей), станции не должны пытаться передавать кадр. Если станция «слышит» другой сигнал по проводу при передаче первых 64 байтов кадра, она должна признать, что ее кадр столкнулся с другим кадром.

2. Обнаружение коллизии — если станция обнаруживает коллизию. , он должен отказаться от отправки кадра, используя усеченный алгоритм отсрочки. Алгоритм отсрочки подсчитывает количество коллизий, если таковые имеются, чтобы определить, как долго станция должна ждать повторной передачи кадра. Этот алгоритм отключается каждый раз, когда обнаруживается столкновение. Цель этого метода состоит в том, чтобы предоставить системе способ определить, сколько станций пытаются передавать одновременно, а затем угадать, когда будет безопасно повторить попытку. Способ, которым усеченный алгоритм отсрочки отслеживает и настраивает таймеры, основан на значении 2 n , где n — количество коллизий, возникающих во время передачи кадра. Результатом является предположение о том, сколько станций может быть на совместно используемом канале. Этот результат подставляется как диапазон, считая от нуля, для количества интервалов времени ожидания. Алгоритм случайным образом выбирает значение из этого диапазона, как показано в таблице 4-2.

В зависимости от количества коллизий, которые алгоритм случайным образом выбирает для отключения, станция потенциально может подождать некоторое время перед повторной передачей.

Счетчик коллизий алгоритма прекращает увеличиваться на 10, где штраф время ожидания выбирается из диапазона от 0 до 1023 временных интервалов перед повторной передачей. Это довольно плохо, но алгоритм попытается повторно передать кадр до 16 коллизий. Затем он просто сдается, и сетевой протокол более высокого уровня, такой как TCP/IP, попытается повторно передать пакет. Это признак того, что у вас есть серьезные ошибки.

Когда станция успешно отправляет кадр, счетчик коллизий (штраф) очищается (для этого кадра), и никто не должен ждать времени отсрочки. ("Интерфейсная" статистика не очищается, только таймер). Любые станции с наименьшим количеством коллизий смогут получить доступ к проводу быстрее, поскольку им не нужно ждать.

Локальные сети Ethernet и IEEE 802.3 являются широковещательными сетями. Другими словами, все станции видят все кадры, независимо от того, представляют ли они предполагаемый пункт назначения. Каждая станция должна проверять полученные кадры, чтобы определить, является ли станция пунктом назначения. Если это пункт назначения, кадр передается на более высокий уровень протокола для соответствующей обработки.

Различия между стандартами Ethernet и IEEE 802.3 незначительны. Ethernet предоставляет услуги, соответствующие уровням 1 и 2 эталонной модели OSI, тогда как IEEE 802.3 определяет физический уровень (уровень 1) и часть канального уровня, связанную с доступом к каналу (уровень 2), но не определяет протокол управления логическим каналом. . И Ethernet, и IEEE 802.3 реализованы аппаратно. Как правило, физическим воплощением этих протоколов является либо интерфейсная карта в хост-компьютере, либо схема на основной печатной плате в хост-компьютере.

Теперь, сказав все это относительно обычной работы традиционного Ethernet и 802.3, мы должны обсудить, чем они отличаются друг от друга по возможностям и функциональности. Стандарт IEEE 802.3 был основан на традиционном Ethernet, но в этот текущий стандарт были внесены улучшения. То, что мы обсуждали до сих пор, не масштабируется в сегодняшних требовательных сетях поставщиков услуг и предприятий.

Полнодуплексный режим 10/100/1000

Все, что вы прочитали до сих пор, касалось полудуплексной работы (CSMA/CD, таймеры отсрочки и т. д.). Полнодуплексный режим позволяет станциям одновременно передавать и получать данные. Это позволяет более эффективно использовать доступную полосу пропускания за счет открытого доступа к среде. И наоборот, этот режим работы может работать только с коммутационными концентраторами Ethernet или через перекрестные кабели Ethernet между интерфейсами, поддерживающими полнодуплексный Ethernet. Полнодуплексный режим предполагает, что соединения будут двухточечными. В полнодуплексном режиме также нет коллизий, поэтому CSMA/CD не нужен.

Автосогласование

Автосогласование позволяет устройствам Ethernet автоматически настраивать свои интерфейсы для работы. Если сетевые интерфейсы поддерживают разные скорости или разные режимы работы, они попытаются найти меньший общий знаменатель. Обычный повторитель не может поддерживать несколько скоростей; он знает только, как регенерировать сигналы. Интеллектуальные концентраторы используют несколько повторителей и внутреннюю коммутационную плоскость, чтобы позволить станциям, поддерживающим разные скорости, обмениваться данными. Согласование выполняется только при первоначальном подключении системы к концентратору. Если более медленные системы подключены к одному и тому же интеллектуальному концентратору, то более быстрые системы необходимо будет вручную настроить для работы со скоростью 10 Мбит/с.

Чтобы убедиться, что ваше соединение работает правильно, IEEE 802.3 Ethernet использует обычные импульсы связи ( NLP), которые используются для проверки целостности канала в системе 10BaseT. Эта сигнализация дает вам индикацию канала при подключении к концентратору и выполняется между двумя напрямую подключенными интерфейсами канала (концентратор-станция или станция-станция). NLP помогают определить, установлена ли связь между устройствами, но они не являются хорошим индикатором того, что с вашим кабелем нет проблем.

Расширение NLP — быстрые импульсы связи. Они не выполняют тесты канала, а вместо этого используются в процессе автосогласования для объявления возможностей устройства. Автосогласование в сетях 1000BaseX работает только на скорости 1000 Мбит/с, поэтому единственная «согласованная» функция — полнодуплексный или полудуплексный режим. На рынке могут быть новые реализации поставщиков, которые могут автоматически согласовывать скорости от 10 до 1000BaseX, но в настоящее время они не получили широкого распространения.

Резервная альтернатива, называемая параллельным обнаружением, работает для скоростей 10/100, если автосогласование отключен или не поддерживается. По сути, это резервный механизм, который срабатывает при сбое автосогласования. Интерфейс, способный к автосогласованию, автоматически настраивается для полудуплексной работы со скоростью 10 Мбит/с.

Физические соединения

IEEE 802.3 определяет несколько различных физических уровней, тогда как Ethernet определяет только один. Каждый протокол физического уровня IEEE 802.3 имеет имя, которое обобщает его характеристики. Закодированные компоненты имени физического уровня IEEE 802.3 показаны на рис. 4-1.

Рис. 4-1. Компоненты имени физического уровня IEEE 802.3.

Краткий обзор Ethernet версии 2 и IEEE. Характеристики 802.3 приведены в таблицах 4–3 и 4–4.

Чтобы понять разницу между Ethernet II и 802.3, сначала необходимо узнать, как работает Ethernet.Хотя кабели Ethernet передают данные, их роль относительно проста по сравнению с ролью карты Ethernet, также называемой адаптером. Именно в функциях этой карты вы найдете различия между Ethernet II и 802.3.

Но вот краткий ответ:

Самая большая разница между Ethernet II и 802.3 заключается в полях их заголовков Ethernet. Продолжайте читать, чтобы узнать подробности.

Что делает Ethernet-адаптер

Адаптер или карта Ethernet принимает данные, отправляемые вашим компьютером, и форматирует их таким образом, чтобы они могли быть переданы и поняты компьютером или другим устройством, на которое они направляются. В некотором смысле карта Ethernet очень похожа на телефон. Думайте о данных, которые вы отправляете со своего компьютера, как о чьем-то голосе перед тем, как он попадет в телефон. Очевидно, что его нельзя отправить как есть, потому что это набор звуковых волн, а они плохо распространяются по проводам.

Чтобы преодолеть это препятствие, приемник внутри телефона считывает эти звуковые волны и преобразует их в данные, понятные телефону на другом конце. Это позволяет телефону другого человека принимать данные о том, что вы сказали, и превращать их обратно в звуковые волны.

Адаптер Ethernet делает это с данными вашего компьютера, а также с тысячами центров обработки данных и серверов по всему миру. Отправляемые вами данные форматируются и сегментируются на кадры. Каждый фрейм содержит информацию, например, куда идут данные, откуда они поступают и их размер. Ethernet также проверяет наличие ошибок с помощью последовательности проверки кадров (FCS).

Кадры, генерируемые системой Ethernet при передаче данных, имеют заголовки. Здесь указываются адрес назначения, адрес источника и тип или длина эфира. Тип Ether просто указывает тип Ethernet, используемый для отправки данных. Эта информация используется принимающим устройством, чтобы выяснить, как обрабатывать отправляемую информацию. Вот более подробная информация о типах протоколов Ethernet.

Типы протоколов Ethernet

Поле Ether Type содержит два байта шестнадцатеричного кода. Эта таблица переводит коды в некоторые из наиболее часто используемых кодов. Однако существует множество кодов, и некоторые из них были разработаны частными корпорациями для более плавной передачи данных.

Например, AppleTalk имеет два типа эфира, 0x809B и 0x80F3, которые используются во время передачи данных приложения. Существуют также типы Ether, которые включают общие службы, такие как многопротокольная коммутация по меткам (MPLS), которая имеет один тип Ether для одноадресной рассылки (0x8847) и один для многоадресной рассылки (0x8848).

С другой стороны, поле длины намного проще. Он сообщает устройству, получающему сообщение, какова длина всего кадра. Это также используется принимающим устройством для обработки данных. Однако при обсуждении различий между Ethernet II и 802.3 нас больше всего интересует заголовок.

Разница между Ethernet II и 802.3

Преамбула. Это обеспечивает синхронизацию, поскольку интерфейсные карты отправителя и получателя работают с разными системными часами.
Разделитель начального кадра. Это сообщает программному обеспечению Ethernet, с чего начать чтение кадра.
Адрес назначения. Адрес управления доступом к среде (MAC) указывает, куда должен идти этот кадр.
Исходный адрес. MAC-адрес отправляющего устройства.
Типовое поле. Это устанавливает тип пакета, который находится в поле данных. Его также называют эфирным типом.
Поле данных. Это несет данные приложения для передачи данных плюс сетевые накладные расходы.
Последовательность проверки кадров. Отправляющая сетевая карта выполняет расчет битового потока и помещает результат в это поле. Затем получатель кадра выполняет те же вычисления с битовым потоком, который он получил, и сравнивает два значения. Если битовый поток был изменен, совпадение не удастся, и кадр будет удален.

Что такое Ethernet 2?

Ethernet 2 (также известный как «Ethernet ii», «Ethernet версии 2» или «Ethernet 802.3») – это стандартный протокол, используемый во всех компонентах сетевого оборудования независимо от производителя. Он был разработан IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике).

802.2 против 802.3

802.3 и 802.2 относятся не непосредственно к физической архитектуре, а к формату кадра Ethernet уровня 2.

802.2 — тип кадра по умолчанию для Netware 3.12 и 4.x. 802.3 используется для Netware 3.11 и более ранних версий.
802.3 немного похож на Novell 802.3 raw + 802.2 LLC, созданный IEEE для собственной спецификации Ethernet. Поэтому он стал известен как Ethernet 2.

Что такое форматы кадров от IEEE?

Есть три формата кадров IEEE: IEEE 802.3, IEEE 802.3 с SNAP и 802.3 с 802.2. Современные операционные системы могут отправлять и получать кадры любого из этих форматов.

Почему Ethernet 2 более популярен среди менеджеров?

Для запуска TCP/IP через IEEE 802.3, необходимо использовать формат SNAP. Для этого требуется восемь байтов поля данных для определения типа данных, которые несет кадр: три байта для управления логическим соединением, три байта для заголовка SNAP и два байта для поля типа протокола. Это означает, что поле данных сокращается со стандартного диапазона от 46 до 1500 байт до диапазона от 38 до 1492. Именно по этой причине большинство сетевых администраторов используют Ethernet II.

Почему Ethernet II может изменить ситуацию

Когда был изобретен Ethernet, он имел относительно скромную пропускную способность — 10 мегабайт в секунду (Мбит/с). В 1976 году это был впечатляющий подвиг, и поскольку объем данных, которые нужно было передать, был небольшим, он выполнил свою работу. Беглый взгляд на простую математику передачи данных объясняет, почему восемь байтов, занимаемых 802.3, могут заставить администраторов выбрать Ethernet II.

Предположим, вы отправляете данные размером 100 гигабит через Ethernet. Ваша Ethernet-карта в вашем компьютере, как описано выше, должна преобразовывать данные и отправлять их через фреймы. Из-за того, как работает Ethernet, для отправки каждого кадра требуется определенное время, и, хотя это небольшое время, оно может стать важным фактором, особенно если данные нужно разбить на слишком много кадров.

В нашем примере при отправке 100 гигабит данных, если мы используем Ethernet II, у нас могут быть кадры размером до 1500 байт каждый. Для этого примера мы предполагаем, что каждый кадр имеет максимальную длину, 1500 байт. Таким образом, 100-гигабитная полезная нагрузка данных будет разделена на 66 667 отдельных передач Ethernet. Это много, но значительно меньше того, что потребовалось бы, если бы каждая полезная нагрузка была на 8 бит меньше, или 1492 байта.

Если бы каждую полезную нагрузку Ethernet нужно было отправлять через 802.3, что требует максимального размера передачи 1492 байта, наш 100-гигабитный блок данных нужно было бы отправить с использованием 67 025 отдельных кадров Ethernet. Это разница в 358 кадров. Но какое это имеет значение? Две причины: время и целостность передачи.

Почему время может быть фактором

На первый взгляд, время, необходимое для отправки Ethernet-пакетов, ничтожно мало. Если вы ожидаете загрузки большого документа, электронного письма или веб-страницы, время между каждым кадром настолько ничтожно, что вы его не заметите.

С другой стороны, если организация зависит от постоянного потока данных, входящих и исходящих от пользователей, даже небольшие задержки могут повлиять на удобство работы конечных пользователей. В приложениях, обеспечивающих расчеты за доли секунды, которые влияют на все, от того, как поворачивает беспилотный автомобиль, до того, когда сделка размещается на фондовом рынке, доли секунды могут означать разницу между успехом и неудачей или даже безопасностью и опасностью.< /p>

Кроме того, если поставщику облачных услуг необходимо выполнить требования SLA (соглашения об уровне обслуживания), время, необходимое для отправки данных пользователям и от них, может означать разницу между удовлетворенными или неудовлетворенными клиентами. Удержание как можно большего числа постоянных клиентов может зависеть от скорости передачи данных.

Почему целостность данных может быть проблемой

Каждый раз, когда данные отправляются через соединение Ethernet, система должна проверять, нет ли в конвейере других данных, с которыми ваши данные могут столкнуться в пути. Если есть, возвращается ошибка, и ваша система Ethernet приостанавливает передачу. Если передача достаточно приостановлена, качество приемника может заметно ухудшиться.

Опять же, в большинстве случаев разница в вероятности возникновения проблемы с целостностью данных, например, для 358 кадров, обычно невелика. Но по мере того, как размеры передаваемых данных достигают многих гигабайт, терабайт и выше, вероятность возникновения проблемы соответственно возрастает. Часто этого достаточно, чтобы администраторы не использовали 802.3.

Ethernet II и IEEE 802.3

Сетевая карта или адаптер берет данные, которые вы отправляете, и помещает их во фреймы, которые могут быть прочитаны компьютером, получающим данные. В Ethernet 802.3 после завершения процесса кадрирования остается немного меньше места для данных.

По этой причине некоторые менеджеры предпочитают Ethernet II — не потому, что он лучше передает данные, а потому, что он имеет более высокий предел объема данных, которые могут быть переданы в каждом кадре.

Для пользователей, обеспокоенных тем, сколько данных может быть отправлено в каждом кадре, предпочтительным вариантом может быть Ethernet II. Для людей, чья передача не зависит от скорости передачи данных, разница в скорости между Ethernet II и 802.3 может быть незначительной.

Контрольная сумма – это простой механизм обнаружения ошибок, позволяющий определить целостность данных, передаваемых по сети. Протоколы связи, такие как TCP/IP/UDP, реализуют эту схему, чтобы определить, повреждены ли полученные данные по сети. Отправитель дейтаграммы IPv4 должен вычислить значение контрольной суммы на основе данных и внедрить ее в кадр.Получатель также локально вычисляет контрольную сумму и на основе результата устанавливает целостность данных. Точно так же контрольная сумма данных TCP/UDP, формирующих полезную нагрузку для дейтаграммы IP, будет вычисляться и внедряться как часть кадра TCP/UDP.

Обычно в системах Fast Ethernet эти вычисления выполняются программным драйвером, работающим на ЦП. Однако при гигабитных и 10-гигабитных скоростях передачи данных вычисление контрольной суммы с помощью программных драйверов становится огромной нагрузкой на ЦП — это одна из самых ресурсоемких задач на хосте, оставляющая меньше циклов для обработки приложений. Это приводит к общему недоиспользованию сети и, как следствие, снижению производительности.

Чтобы повысить производительность и помочь водителям обеспечить целостность данных, вычисление контрольной суммы все чаще выполняется аппаратно. Функция разгрузки контрольной суммы может быть реализована как комбинация аппаратных и программных функций — аппаратное обеспечение помогает драйверу завершить вычисление контрольной суммы.

Эту функцию можно легко включить в Asics и отключить в существующих драйверах (стек протоколов TCP/IP).

Synopsys DWC Ether MAC 10/100/1000 — универсальный IP-адрес. В текущей общедоступной версии 3.20a реализована функция аппаратной поддержки контрольной суммы, обеспечивающая проверку контрольной суммы заголовка IPv4 и вычисление контрольной суммы полезной нагрузки.

Теперь были реализованы дополнительные усовершенствования, такие как обработка контрольной суммы TCP/UDP, чтобы еще больше помочь SoC в вычислении контрольной суммы на оборудовании.

Эта статья предназначена для того, чтобы дать краткий обзор функции контрольной суммы для протоколов IPv4, TCP/UDP и представить ее реализацию в GMAC Universal IP.

2. Технический обзор функции контрольной суммы:

IP (Интернет-протокол) — это протокол уровня 3, который содержит информацию о маршрутизации пакетов, такую как адресация и элементы управления маршрутизацией. В нашем приложении это инкапсулировано в кадр Ethernet MAC. Две версии: IPv4 и IPv6.

2.1 Контрольная сумма для протокола IP:

2.1.1 Формат кадра дейтаграммы IPv4: На следующей диаграмме показан формат кадра IPv4. Подробные описания полей заголовков можно найти в RFC 791.

Формат заголовка IPv4

Поле контрольной суммы заголовка необходимо для обеспечения целостности заголовка IP. Отправитель пакета IPv4 должен вычислить значение контрольной суммы для полей заголовка IP и вставить его в поле «контрольная сумма заголовка». Оно вычисляется с использованием следующего алгоритма.

2.1.2 Алгоритм вычисления контрольной суммы заголовка IPv4:

Контрольная сумма представляет собой 2-байтовое значение. Он вычисляется как 16-битное дополнение до единицы суммы дополнений до единицы всех 16-битных слов в заголовке. Значение поля контрольной суммы считается равным нулю для целей вычисления контрольной суммы. Если вычисленное значение контрольной суммы состоит из нулей, вставляется его дополнение (все единицы). Если полученный пакет содержит все нули в поле контрольной суммы, это означает, что контрольная сумма не была вычислена отправителем.

Эта контрольная сумма определяет только целостность заголовка IPv4.

IPv6 не имеет поля контрольной суммы заголовка.

2.2 Контрольная сумма для протокола TCP:

2.2.1 Формат кадра TCP: Пакет TCP формирует полезную нагрузку для кадра IP. Формат кадра TCP показан ниже. Подробное описание каждого поля приведено в RFC 793.

Формат заголовка TCP

Исходный порт			Порт назначения
Порядковый номер
Номер подтверждения
Смещение данных	Зарезервировано	Флаги	Окно
Контрольная сумма			Срочный указатель
Параметры + заполнение

Алгоритм вычисления контрольной суммы TCP идентичен алгоритму контрольной суммы заголовка IPv4. Однако в этом случае контрольная сумма вычисляется для заголовка TCP, полезных данных в этом сегменте и полей псевдозаголовка. Псевдозаголовок состоит из исходного адреса IPv4, адреса получателя, длины (данные TCP) и полей протокола. Если общее количество байтов в сегменте нечетное, последний байт дополняется для вычисления контрольной суммы.

2.3: Контрольная сумма для протокола UDP:

2.3.1 Формат кадра UDP: Пакет UDP, аналогичный сегменту TCP, содержится в полезной нагрузке IPv4. Формат пакета указан в RFC 768 и показан ниже.

Формат заголовка UDP

Исходный порт	Порт назначения
Длина	Контрольная сумма

Процедура вычисления контрольной суммы UDP идентична TCP.Для UDP, инкапсулированного в протокол IPv4, контрольную сумму UDP можно отключить, передав 0x0000 в поле контрольной суммы UDP.

GMAC Universal IP на принимающей стороне выполняет проверку контрольной суммы для заголовка IP4, а также инкапсулированных сегментов данных TCP/UDP для входящих кадров. Определяется повреждение данных, и об ошибке сообщается хосту. Кроме того, он также вычисляет контрольную сумму для «полезной нагрузки» IPv4 и добавляет ее к каждому полученному кадру. На стороне передачи он вычисляет значение контрольной суммы для каждого исходящего кадра и на основе протокола соответствующим образом вставляет в заголовок.

Это необязательная функция, и ядро GMAC-Universal можно легко настроить для включения этого модуля с помощью coreConsultant. Функциональность контрольной суммы может быть включена или отключена во время выполнения путем соответствующего программирования бита регистра. Это инициирует проверку контрольной суммы и добавление контрольной суммы полезной нагрузки IPv4 на принимающей стороне. На стороне передачи пользователь может выбрать функцию вычисления контрольной суммы для любого одного или нескольких протоколов, т. е. IPv4 или TCP/UDP, через порты верхнего уровня или установку битов регистра. Приложение может гибко управлять этим во время выполнения для каждого кадра.

3.1 Поддержка контрольной суммы в пути получения данных:

3.1.1 Контрольная сумма IP:

Получатель анализирует входящие данные и сначала проверяет целостность данных кадра Ethernet MAC, проверяя CRC/FCS в полученном кадре. Для хороших кадров Ethernet, которые проходят CRC, проверяется поле «длина/тип» в кадре MAC, чтобы увидеть, имеет ли оно значение «0x0800», которое указывает, что инкапсулированная полезная нагрузка является дейтаграммой IPv4 или «0x86DD», чтобы увидеть, является ли оно это дейтаграмма IPv6. Затем проверяется поле версии в заголовке IP, чтобы убедиться, что оно соответствует значению в поле «тип». То есть поле версии для IPv4 должно быть установлено на «0x4», а в случае IPv6 — на 0x6.

После определения того, что кадр является допустимым кадром IPv4, контрольная сумма вычисляется по полям заголовка, включая поле контрольной суммы, в соответствии с описанным выше алгоритмом. Значение 0xffff указывает на то, что полученная контрольная сумма верна. Любое несоответствие будет обозначено как ошибка, и пакет может быть отброшен внутри ядра. Кроме того, несоответствие между полем «тип» в инкапсулирующем кадре Ethernet и полем версии рассматривается как ошибка и сообщается.

Заголовок IPv6 не содержит поля контрольной суммы заголовка.

Чтобы еще больше помочь программному обеспечению, GMAC-Universal IP вычисляет контрольную сумму по полезной нагрузке IP-дейтаграммы (которая может быть дейтаграммой TCP/UDP). Это делается с использованием того же алгоритма вычисления контрольной суммы, который описан выше. Невыровненный последний байт при необходимости дополняется, и вычисленное таким образом 2-байтовое значение добавляется к кадру MAC после поля FCS и представляется приложению.

3.1.2 Контрольная сумма TCP/UDP:

Полученный кадр может быть сегментом TCP или UDP, инкапсулированным в IPv4 или IPv6, как указано в поле "тип" в кадре MAC. Кроме того, TCP и UDP указываются полем «протокол» в кадре IP. Модуль вычисления контрольной суммы декодирует это, и на основе протокола кадр анализируется соответствующим образом для вычисления контрольной суммы. Как и в случае с заголовком IPv4, значение контрольной суммы «0xffff» указывает на то, что кадр не поврежден. Здесь вычисляется контрольная сумма для заголовка TCP/UDP, а также полезных данных и псевдозаголовка.

Сообщение об ошибке контрольной суммы заголовка IPv4 передается хосту через бит регистра. О любой ошибке контрольной суммы сегмента TCP/UDP также сообщается через общий бит состояния. Ошибки также включают несоответствие между значениями, указанными в поле длины в заголовке IP, и фактическим количеством полученных байтов. В случае дейтаграммы IPv6 любое поле расширения, отличное от заголовка hop-by-hop или маршрутизации или заголовка назначения, считается неподдерживаемым полем. В этом случае добавление контрольной суммы полезной нагрузки автоматически отключается.

3.2 Поддержка контрольной суммы в пути передачи данных

В пути передачи ядру можно дать указание вычислить и вставить значение контрольной суммы в исходящий кадр для каждого кадра. Кроме того, вставку контрольной суммы можно включить только для IP или TCP/UDP, а также включить псевдозаголовок. Это можно запрограммировать как часть дескриптора передачи кадра, когда ядро находится в конфигурации GMAC-AHB, т. е. хост-интерфейс AMBA2.0. Такая же управляемость обеспечивается как первичные контакты в конфигурации GMAC-MTL (открытый интерфейс FIFO).

Когда поступает указание вставить контрольную сумму IPv4, она вычисляется с использованием описанного выше алгоритма и вставляется в заголовок IPv4. Приложение отвечает за выделение места для поля контрольной суммы в кадре MAC.

Этот процесс идентичен вводу контрольной суммы IPv4. Протокол идентифицируется путем декодирования поля «протокол» IP-датаграммы. На его основе вычисленная контрольная сумма вставляется в соответствующее поле заголовка.Контрольная сумма вычисляется по всему сегменту TCP/UDP.

Подсистема передачи также определяет длину кадра, полученного от приложения, и сравнивает ее со значением в поле длины в заголовке IPv4. Любое несоответствие указывается как ошибка для приложения. Точно так же длина полезной нагрузки IP-дейтаграммы также вычисляется и сравнивается со значением в заголовке TCP/UDP, и сообщается о несоответствии. Кадры передаются на PHY.

Поскольку контрольная сумма TCP/UDP вычисляется для всего исходящего сегмента данных, требуется режим работы с промежуточным хранением. Размер FIFO на стороне передачи должен учитывать это.

4. Доступность

5. Резюме

Контрольная сумма на уровне 3 (IP) и уровне 4 (TCP/UDP) – важная функция для обеспечения целостности данных в сети. Чтобы не отставать от скорости сети 1 Гбит/с и выше, функция вычисления контрольной суммы полностью или частично переносится на аппаратное обеспечение, чтобы повысить производительность системы и снизить нагрузку на ЦП. Synopsys DesignWare Ethernet MAC 10/100/1000-Universal IP позволяет разработчикам SOC легко включать эту функцию, настроив ядро для включения опции блока контрольной суммы IP.

Сети Ethernet продемонстрировали феноменальный рост благодаря способности удовлетворять пять важнейших требований: производительность (время отклика, пропускная способность и масштабируемость), отказоустойчивость, надежность, экономичность и функциональная совместимость. Из-за такого быстрого роста выбор оптимальных, но экономически эффективных компонентов инфраструктуры для сети из множества доступных производителей и моделей сетевого оборудования стал непростой задачей даже для опытных системных инженеров.

О чем следует помнить при выборе и тестировании сетевых компонентов?

Мы собираемся пролить свет на это в наших следующих выпусках, но сначала давайте взглянем на основы.

10/100Base-T – системы со скоростью 10 Мбит/с или 100 Мбит/с по витой паре.
100Base-Fx — 100 Мбит/с по одномодовому или многомодовому оптическому волокну.
1000Base-T — 1000 Мбит/с по витой паре
1000Base-Sx — 1000 Мбит/с по оптоволокну при длине волны 850 нм по многомодовому оптоволокну
1000Base-Lx — 1000 Мбит/с по оптоволокну на длине волны 1 310 нм по одномодовому или многомодовому оптоволокну

Оптоволокно стало предпочтительным средством связи, когда требуемые расстояния превышают 100 м.

Мы будем использовать структурированный подход, сначала рассмотрев кадр Ethernet и его составляющие поля, затем мы обсудим место Ethernet в модели OSI, методологии коммутации и, наконец, характеристики, которые следует протестировать для определения ограничений сети. Вот типичный кадр Ethernet:

Рисунок 1. Структура кадра Ethernet

Разделитель преамбулы/начала кадра, 8 байтов: эти байты обеспечивают синхронизацию приемника и отмечают начало кадра.

Адрес назначения, 6 байт. Обычно записывается в шестнадцатеричном формате. MAC-адрес назначения кадра используется для его маршрутизации между устройствами.

Адрес источника, 6 байт: Mac-адрес отправляющей станции. MAC-адрес часто называют прошитым адресом, поскольку эти адреса жестко запрограммированы внутри сетевого компонента во время его изготовления. Первые три байта также называются уникальными идентификаторами организации (OUI), и, как следует из названия, они идентифицируют производителя. Остальные 3 байта уникальны для оборудования.

Тег VLAN, 4 байта: это необязательно. Если в кадре присутствует тег VLAN, он обеспечивает средство разделения данных по виртуальным локальным сетям независимо от MAC-адреса. Он также предоставляет тег приоритета, который можно использовать для реализации функций качества обслуживания (QoS).

Длина/тип, 2 байта: это поле определяет либо длину кадра, либо тип данных, переносимых в поле данных (указание протокола, передаваемого данными).

Данные, 46-1500 байт: это данные, которые необходимо транспортировать. Обычно он состоит из протоколов более высокого уровня, таких как IP.

Последовательность проверки кадра, 4 байта. Используя информацию, представленную в этом поле, коммутаторы могут определить, был ли получен полный кадр. Кадр отбрасывается, если он имеет неправильную или отсутствующую FCS.

Минимальный допустимый размер кадра, включая FCS, но исключая преамбулу и тег VLAN, составляет 64 байта. Кадры меньше минимального размера известны как «короткие» и будут отбрасываться большинством оборудования Ethernet.

Максимальный стандартный размер кадра составляет 1522 байта, если используется тегирование VLAN, и 1518 байт, если VLAN не используется. Можно использовать рамки больше максимального размера. Такие кадры называются "Jumbo-кадры", которые имеют лучшее соотношение служебных байтов к байтам данных, но они нестандартны и зависят от производителя, поэтому совместимость не может быть гарантирована.

Кадры передаются слева направо (см. рис. 1), начиная с младшего значащего бита. Кадры отделены друг от друга межпакетным промежутком. Это очень полезно для полудуплексной работы, когда среда должна успокоиться, прежде чем начнется передача следующих кадров. Хотя это и не требуется для работы в полнодуплексном режиме, оно все же используется для согласованности. Минимальная длина промежутка между пакетами составляет 12 байт.

Ethernet и модель OSI

Рисунок 2. Семь уровней модели OSI

Если вы помните модель OSI и ее семь уровней, Ethernet охватывает два нижних уровня: уровень 1 (физический уровень) и уровень 2 (уровень канала передачи данных). Уровень 1 просто состоит из физического носителя (UTP или волокна), по которому данные передаются в форме 1 и 0, а уровень 2 обеспечивает механизм управления для передачи данных на носитель и получения данных от носителя. На этих уровнях работают сетевые коммутаторы.

Функция Ethernet заключается в обеспечении передачи данных по одному каналу в коммуникационной сети, тогда как протоколы уровня 3 обеспечивают передачу данных от исходного источника к месту назначения с использованием нескольких каналов Ethernet (рис. 2). Интересно отметить, что популярная команда «Ping» — это команда уровня 3, которая измеряет время прохождения сетевого пакета туда и обратно и записывает любые потери пакетов.

На более высокие уровни возложены задачи по обеспечению целостности передаваемых данных и их представления пользователю или приложению, и они мало интересны в среде передачи.

Рисунок 3. Типичная сеть

Коммутатор Ethernet

Прежде чем мы перейдем к подробностям методик тестирования, давайте взглянем на типичный коммутатор уровня 2. Коммутатор уровня 2 поддерживает таблицу MAC-адресов и просматривает эту таблицу при получении кадра. Коммутатор выбирает следующие действия с фреймом:

Flood — если MAC-адрес получателя отсутствует в таблице MAC-адресов, коммутатор рассылает кадр, что означает, что он отправляется на все порты, кроме порта, через который он прибыл. Такой кадр называется неизвестным одноадресным кадром. MAC-адрес назначения отвечает. MAC-адрес назначения и связанный с ним порт хранятся в таблице.

Фильтр. Кадр будет отброшен, если MAC-адреса назначения и источника, хранящиеся в таблице MAC-адресов, расположены на одном и том же порту.

Пересылка — если MAC-адрес получателя находится в таблице MAC-адресов, кадр будет перенаправлен на порт, к которому подключен MAC-адрес получателя.

После того как коммутатор решил переслать кадр, он использует для этого один из следующих трех процессов.

Сохранить и переслать. Как следует из названия, коммутатор сохраняет весь кадр и проверяет поле FCS на наличие ошибок перед пересылкой кадра. Путем проверки FCS этот метод дает средства для обнаружения ошибок. Если в кадре обнаружены ошибки, он будет удален.

Cut-through — коммутатор считывает MAC-адреса назначения и пересылает кадр без его сохранения и без проверки поля FCS. Здесь не обнаружение ошибок, а самый быстрый метод переадресации. Этот метод приводит к низкой задержке переключения. И хорошие, и плохие фреймы данных отправляются на порты назначения.

Fragment Free — коммутатор сохраняет первые 64 байта входящего кадра, и если в этих байтах нет ошибок/повреждений, он пересылает кадр. Это нечто среднее между методами сохранения, пересылки и сквозной переадресации.

Коммутаторы также поддерживают автоматическое согласование друг с другом, чтобы объявить о своих возможностях и настроить себя на самые высокие общие настройки. Эти возможности включают скорость (10 Мбит/с, 100 Мбит/с и 1000 Мбит/с), полный или полудуплексный режим и использование управления потоком.

Коммутаторы OSD, такие как 4-портовый оптоволоконный коммутатор 10/100BaseT OSD2044, используют механизм коммутации с сохранением и переадресацией для лучшего обнаружения ошибок с буферной памятью кадра 1/2 Мбит. Все модемы OSD Ethernet поставляются с функцией автоматического выбора полярности MDI/MDIX, которая позволяет пользователю подключать порты 10/100/1000BaseT на модемах OSD к любому устройству Ethernet, не беспокоясь о типе кабеля Ethernet (прямой или перекрестный). -over) используется для соединения.

Тестирование служб Ethernet

Подключения Ethernet необходимо протестировать, чтобы обеспечить правильную работу при требуемом уровне трафика. Процедуры выполнения этих тестов и спецификации для размеров кадров, продолжительности тестов и количества итераций тестов были подробно описаны IETF и задокументированы в RFC (запросы на комментарии, которые представляют собой технические предложения и/или документацию).Наиболее актуальными документами RFC для тестирования сетевого оборудования являются RFC2544 (методология сравнительного анализа устройств сетевого взаимодействия) и RFC2889 (методология сравнительного анализа устройств коммутации локальных сетей).

В то время как RFC2544 написан как общая методология для сетевых устройств всех типов, RFC2889 написан специально для оценки производительности коммутационного устройства LAN уровня 2.

В этом информационном бюллетене мы обсудим RFC2544 и некоторые из описанных в нем тестов, и, основываясь на этой информации, мы рассмотрим RFC2889 в нашем следующем информационном бюллетене.

Размеры кадров. Чтобы сеть Ethernet могла поддерживать различные сервисы (такие как VoIP, видео и т. д.), RFC 2544 и RFC 2889 поддерживают семь предопределенных размеров кадров (64, 128). , 256, 512, 1024, 1280 и 1518 байт и 1522 байта, включая VLAN) для имитации различных условий трафика. Небольшие размеры кадров увеличивают количество передаваемых кадров, тем самым нагружая сетевое устройство, поскольку оно должно переключать большое количество кадров.

Тесты RFC 2544

Пропускная способность. Пропускная способность — это просто максимальный объем данных, которые можно передать от источника к месту назначения. Тест пропускной способности определяет максимальное количество кадров в секунду, которое может быть передано без ошибок. Этот тест проводится для измерения способности Ethernet-коммутатора ограничивать скорость.

Максимальная пропускная способность, достижимая для различных размеров кадров, указана в таблицах 1, 2 и 3 или 10, 100 и 1000 Мбит/с соответственно. IGP означает интервал между пакетами, и используется минимальный размер 12 байт.

Back-to-Back. В ходе параллельного тестирования (также известного как тест на разрывную нагрузку или пакетный тест) оценивается буферная способность коммутатора. Взаимное тестирование кадров включает в себя отправку пакета кадров с минимальными промежутками между кадрами на тестируемое устройство (DUT) и подсчет количества кадров, отправленных тестируемым устройством. Если количество переданных кадров равно количеству переданных кадров, длина пакета увеличивается и тест повторяется. Если кадр потерян, длина пакета сокращается.

Тест потери кадров. Тест на потерю кадров измеряет реакцию сети в условиях перегрузки. Это важный показатель способности сети поддерживать приложения реального времени, в которых большая потеря кадров приводит к резкому снижению качества обслуживания. Поскольку в приложениях реального времени нет повторной передачи, эти сервисы могут быстро стать непригодными для использования, если не контролировать потерю кадров.

Например, если передано 1000 кадров, но получено только 950, коэффициент потери кадров будет следующим: (1000 – 950) / 1000 x 100% = 5%. Кадры могут быть потеряны или отброшены по ряду причин, включая ошибки, вызванные неправильной FCS, чрезмерной задержкой приема кадров и т. д.

Тест задержки. Тест задержки измеряет время, необходимое кадру для прохождения от исходного устройства по сети к устройству назначения (также известное как сквозное тестирование). Этот тест также можно настроить для измерения времени приема-передачи; т. е. время, необходимое кадру для прохождения от исходного устройства к целевому устройству, а затем обратно к исходному устройству.

Тест системного сброса. Целью теста является определение скорости, с которой тестируемое устройство восстанавливается после сброса устройства или программного обеспечения. Следует протестировать как аппаратный, так и программный сброс, а результаты следует записать в виде простого набора операторов для каждого типа сброса.

Тест восстановления системы. Этот тест проверяет скорость, с которой тестируемое устройство восстанавливается после состояния перегрузки. Это выполняется путем отправки потока кадров со скоростью 110% от записанной пропускной способности в течение не менее 60 секунд, что приводит к нагрузке на ИУ высоким трафиком. При отметке времени A частота кадров снижается до 50 % от вышеуказанной скорости, и записывается время последнего кадра, потерянного из-за большого трафика (отметка времени B). Время восстановления системы определяется путем вычитания метки времени B из метки времени A.

RFC 2544 в первую очередь описывает несвязанный трафик, что означает, что тестовые кадры предлагаются для одного порта и адресуются к одному выходному порту на тестируемом коммутаторе как для однонаправленного, так и для двунаправленного трафика. RFC2889, с другой стороны, предоставляет методологию тестирования коммутаторов с частично и полностью объединенными шаблонами трафика. В полносвязном шаблоне все порты предлагают трафик, предназначенный для всех других портов на тестируемом коммутаторе, тогда как в сценарии с частичным сетевым трафиком один тестовый порт отправляет трафик на множество портов и наоборот.

Более подробные тесты описаны в документе RFC2889, в котором представлена методология тестирования коммутаторов с частично и полностью объединенными моделями трафика.

Частично смешанный шаблон трафика означает, что кадры предлагаются одному или нескольким входным интерфейсам коммутатора и адресуются одному или нескольким выходным интерфейсам, где входные и выходные интерфейсы являются взаимоисключающими и отображаются по принципу "один ко многим", "многие к одному". или многие ко многим.

Шаблон полносвязного трафика означает, что кадры предлагаются для определенного количества интерфейсов коммутатора, так что каждый из тестируемых интерфейсов получает кадры, адресованные всем другим тестируемым интерфейсам.

Это будет продолжено в нашем следующем информационном бюллетене….

Не стесняйтесь обращаться к системным инженерам OSD для получения дополнительной информации по этому вопросу.

Читайте также: