Die Ethernet Rahmenformate

Als Ethernet werden Netze bezeichnet, die eine Bustopologie unter Verwendung des Zugriffsverfahrens CSMA/CD realisieren.
Es gibt vier verschiedene Ethernet-Varianten:

Ursprünglich entwickelt wurde Ethernet 1980 von den Firmen Dec, IBM und Xerox. Dieser Standard nennt sich DIX 1.0. Später folgte DIX 2.0.
Wenn man heute umgangssprachlich von Ethernet spricht, meint man den IEEE 802.3-Standard. Daneben gibt es noch Ethernet Snap, welches bei einer Vernetzung mit Appletalk verwendet wird.
Jede dieser vier Varianten besitzt ein eigenes Rahmenformat. Die Unterschiede zwischen den einzelnen Rahmenformaten sind erheblich. Ein Vergleich zwischen DIX V2.0 und IEEE 802.3 macht dies deutlich:

Präambel

Eine zyklische Folge von 0 und 1, die mit 0 endet
Ermöglicht die Aufsynchronisierung auf die Taktrate des Rahmenformates

Start Frame Delimeter

= Begrenzer
wird benutzt um Daten aus organisatorischen Gründen zu trennen
in der IEEE 802.3 kennzeichnet das Byte 10101011 den eigentlichen Rahmenbeginn

Destination Adress

= Zieladresse

Source Adress

= Quelladresse

Length Field

= Längenfeld
Längenangabe des LLC-Datenbereichs in Octetten

LLC-Steuerinformationen

=Logical Link Control (LLC)

LLC-Data

Enthält die Daten, die von der LLC aufbereitet und an die MAC-Teilschicht übergeben wurden. Um die minimale Framelänge zu gewährleisten werden Füllbits eingesetzt.

FCS

Frame Check Sequence = Prüfsummenfeld
enthält die Bits für die Fehlerkontrolle. Die Fehlerkontrolle selbst wird durch das CRC-Verfahren (Cyclic Redundancy Checksum) geleistet.

Wichtig:

Framelänge

Verbindung Datenendgerät - Übertragungsmedium

Bei den Ethernet-Varianten werden einige Begriffe verwendet, die teilweise schon im Kapitel OSI-Referenzmodell erklärt wurden, die an dieser Stelle zum besseren Verständnis noch einmal genauer erklärt bzw. wiederholt werden sollen.
Die folgende Grafik zeigt die Verbindung zwischen dem Übertragungsmedium, also dem Netzwerkkabel, und der Datenendeinrichtung (DEE, bzw. DTE von Data Terminal Equipment), in den meisten Fällen die Netzwerkkarte in einem Personal Computer.

Medium

Physikalisches Übertragungsmedium
z.B. Koaxialkabel, Lichtwellenleiter

MAU (Medium Acess Unit), Mediumanschlusseinheit, auch Transceiver (Transmitter + Receiver)

Kopplungsmodul zwischen DEE und Übertragungsmedium
Besteht aus dem MDI und der PMA

MDI (Medium Dependent Interface)

Physikalische also elektrische, optische oder mechanische Schnittstelle zum Übertragungsmedium
z.B. eine Vampirklemme (ein Stecker, bei dem sich Dornen durch die Isolierung des Kabels bohren)

PMA (Physical Medium Attachement), Physikalischer Medienzugang

Funktionale Schnittstelle zum Übertragunsmedium
Eine Implementation des Physical Medium Attachements existiert nur dann, wenn sich die MAU nicht im DEE befindet.
Die PMA übernimmt diesselben Aufgaben wie die PLS, also Übertragungs- und Steuerungsfunktionen wie reset, transmit, receive, carrier sense, collision detect

AUI (Acess Unit Interface), Anschlusseinheiten-Interface

Schnittstelle zwischen DEE (PLS) und MAU
Besteht aus:

• Steckerverbindung 15Pol SUB-D-Stecker mit Schiebeverriegelung
• Transceiverkabel

DTE (Data Terminal Equipment), Datenendeinrichtung (DEE)

Alle Geräte die Daten senden und/oder empfangen
z.B. Personal Computer mit Netzwerkkarte oder Modem/ISDN-Karte

PLS (Physical Layer Signaling)

Übernimmt Übertragungs- und Steuerungsfunktionen wie reset, transmit, receive, carrier sense, collision detect

MAC (Medium Acess Control), Medienzugangsverfahren

Definiert den Zugriff mehrerer Netzwerk-Knoten auf das Medium und legt deren physikalische Adressen fest (siehe auch MAC-Adresse).

Aufgaben:

• Dataframes für den Sendevorgang bilden (Encapsulation)
• Erstellung einer Prüfsumme
• Prüfsumme plazieren
• Strategie für den parallelen Medienzugriff
• Kontrolle der Prüfsumme beim Empfang
• Bearbeitung der empfangenen Frames (Decapsulation)

LLC (Logical Link Control)

Sie ermöglicht schon in der Schicht 2 den Anschluss an verschiedene physikalische Anschlußformen. Die Steuerung der Dateiübertragung mittels Funktionen zur Fehlererkennung und -behebung ist ihre Aufgabe.

In der dargestellten Weise findet man die Verbindung nur bei Systemen, bei denen sich die MAU nicht im Datenendgerät befinden. Ein Beispiel dafür ist 10Base5. Bei modernen Netzwerkrealisierungen (z.B. 10Base2) ist mittlerweile die MAU in der Netzwerkkarte integriert.

10Base5

Aufgrund des grossen Kabelquerschnittes von 1cm häufig auch als Thick-Ethernet bezeichnet. Eine weitere Eselsbrücke ist die 5 in der Bezeichnung, die sich aus der Segmentlänge von 500m ableitet.

Wie wird der PC angeschlossen ?

Von einem Transceiver am Thick-Ethernet Kabel führt das Transceiverkabel zu dem im PC eingebauten Ethernetcontroller.
Es existieren Doppel- und Vierfachtransceiver. In Verbindung mit Transceiver-Multiplexern ist es möglich, bis zu 8 Stationen an einen Transceiver anzuschliessen.

10Base2

Sozusagen die "abgespeckte" Variante von 10Base5. Das Kabel ist im Vergleich deutlich dünner und man verzichtet mittlerweile auf externe MAUs und setzt statt dessen T-Stecker ein. Dadurch konnten Kosten eingespart werden.
Entsprechend wird 10Base2 auch als "Thin-Ethernet" oder "Cheapernet" bezeichnet.

Wie wird der PC angeschlossen ?

Bei 10Base2 wird das Übertragungsmedium über den T-Stecker bis zum Rechner geleitet. Die Netzwerkkarte besitzt mittlerweile eine integrierte MAU (Transceiver).

10BaseT

Dies ist die heutzutage übliche Form einer Ethernet-Realisierung.

Wie wird der PC angeschlossen ?

Die Verbindung erfolgt von der Ethernet-Adapterkarte im PC über ein STP/UTP-Kabel an den HUB. Dieser realisiert intern einen logischen Bus (Backplane). Der HUB ist in diesem Fall eine Ansammlung von MAUs.

Kabelsalat

Nah-Nebensprechwerte in dB (Mindestwerte)

Kupferkabel - Koax

Kupferkabel - Twisted Pair

Übertragungsklassen nach ISO

Maximal zulässige Dämpfung auf 100m (in dB)