Каков максимальный размер кадра ethernet собираемого компьютером для отправки по сети

Понимание скорости передачи данных в локальной сети

Недавно я купил NAS-устройство (сетевое хранилище) у Synology, подключил его к своей сети и начал передавать файлы. Первое, что я заметил, было то, насколько медленной была скорость передачи по сети.

Я копировал несколько больших видеофайлов, и это длилось вечно! Я решил проверить скорость передачи между моим NAS и ПК, чтобы увидеть скорость передачи данных.

Я скачал программу под названием Тест скорости сети, который получил несколько отличных отзывов и опробовал его. Конечно же, моя скорость загрузки была менее 40 МБ / с! Обратите внимание, что это мегабайт в секунду, а не мегабит в секунду. Я более подробно расскажу о Мбит / с против Мбит / с и обо всех технических вещах.

Проведя некоторые исследования, я выяснил, что я делаю неправильно, и в итоге получил скорость передачи до суперскоростной загрузки 85 МБ / с и 110 МБ / с! Технически, вы можете получить эту скорость, только если используете Gigabit Ethernet.

Если у вас есть 10 Gigabit Ethernet, то теоретически вы можете получить колоссальную в 10 раз большую скорость загрузки и выгрузки. Я объясню больше об этом ниже.

Классический Ethernet [ править ]

В качестве общей шины использовался коаксиальный кабель. В дальнешем такая схема была заменена на концентраторы Ethernet (hub).

• Физическая топология – звезда
• Логическая топология – общая шина

Компьютеры подключаются к концентратору с помощью витых пар, но внутри – общая шина, то есть все данные, которые приходят на один порт, передаются на все остальные порты.

Для идентификации сетевых интерфейсов узлов внутри сети Ethernet используются MAC-адреса. Очевидно, что они должны быть уникальны в одном сегменте сети. Если несколько имеют один и тот же MAC, то один из них работать не будет и какой именно не регламентировано.

Кадр Raw 802.3/Novell 802,3

Раньше этот кадр был протоколом сетевого уровня в ОС MetWare. Но теперь, когда нужда в идентификации протокола верхнего уровня отпала, то кадр был инкапсулирован в кадр MAC кадра LLC.

Этот кадр имеет структуру, которая похожа на структуру Ras 802,3. Но 2-байтовое поле длины здесь имеет назначения поля типа протокола. Указывает тип протокола верхнего уровня, вложившей свой пакет в поле данных этого кадра. Различают эти кадры по длине поля, если значении меньше 1500 то это поле длины, если больше — то типа.

Формат кадра протокола «точка-точка» РРР

Для связи между двумя узлами в сетях широко используется протокол «точка-точка» (Point-to-Point Protocol — РРР), формат кадра которого приведен на рис. 5.5.

Кадр начинается с флага 01111110. Поскольку сеть ограничена двумя узлами, то в кадре задается широковещательный адрес узла назначения 11111111 размером в 1 байт, поскольку в двухточечном соединении кадр, переданный одним узлом, в любом случае попадет на другой узел. По этой же причине не задается адрес узла-источника. В поле управления длиной 1 байт задан код 00000011. Поле протокола длиной в 2 байта идентифицирует протокол вышележащего уровня. Поле данных содержит пакет, определенный в поле протокола. Поле контрольной суммы (FCS) длиной 2 или 4 байта позволяет обнаруживать ошибки в полученном кадре.

Короткий заголовок кадра РРР позволяет эффективно использовать пропускную способность канала. Протокол РРР позволяет производить аутентификацию узлов, обменивающихся данными. Протокол РРР широко используется как в локальных, так и в глобальных сетях.

Физический и канальный уровни

Технология Ethernet включает физический и канальный уровни модели взаимодействия открытых систем OSI. На физическом уровне технология Ethernet содержит описание передачи сигналов по трём типам кабелей коаксиал, медный кабель и оптоволокно.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

На канальном уровне содержится методы доступа и протоколы, эти методы и доступы работают одинаково независимо от того какой кабель используется для передачи данных, медный или оптический.

p, blockquote 21,0,0,1,0 —>

На канальном уровне для передачи данных используются кадры. В Ethernet есть три формата кадров:

• Первый вариант — экспериментальная реализация Ethernet в Хerox, сейчас он почти не используется
• Ethernet 2 — это индустриальный стандарт трех компаний Хerox, DEC и Intel.
• Юридический стандарт IEEE 802.3, принимался долго и к тому времени когда его приняли применялось много оборудования, которые используют формат кадра Ethernet 2, поэтому Ethernet 2 популярнее.

Формат кадра Ethernet

Состоит из трех частей, заголовок, данные и концевик. Заголовок содержит адрес компьютера получателя и адрес компьютера отправителя. В поле тип содержится код протокола от которого получены данные. Например, 0800 данные получены от протокола Ip версия 4; 0806 данные получены от протокола ARP; 86DD данные получены от протокола Ip версия 6. С помощью этого поля получатель сможет понять, что делать с данными, которые находятся внутри кадра Ethernet. К какому протоколу следующего уровня передавать эти данные для обработки.

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

Поле концевик используется для проверки корректности доставки данных. В Ethernet используется просто контрольная сумма, при получении кадра получатель рассчитывает контрольную сумму и проверяет, совпадает она с той которая находится в концевике или не совпадает. Если совпадает, то кадр обрабатывается, если нет то кадр отбрасывается. При этом получатель никак не уведомляет отправителя, что он отбросил кадр. Считается, что в проводной среде ошибки происходят редко и если они произойдут, то могут быть обработаны протоколами вышестоящих уровней OSI.

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

Поле данные кадра Ethernet содержит данные которые получены от протокола вышестоящего уровня. У этого поля есть два ограничения по длине, сверху и снизу. Максимальная длина может быть 1500 байт, это произвольное ограничение которые выбрали разработчики Ethernet. Это мало, но есть дополнительные стандарты которые позволяют отправлять кадры большего размера, которые называются JumboFrame и размер их до 9000 байт. Другое ограничение — минимальная длина должна быть 46 байт. Это ограничение вызвано технологиями Ethernet обнаружением коллизий.

p, blockquote 26,0,0,0,0 —>

p, blockquote 27,0,0,0,0 —>

Ссылки [ править ]

1. ^ ab802.3-2018 — Стандарт IEEE для Ethernet . 3.1.1 Формат пакета . IEEE . 2018. с. 118. DOI : 10,1109 / IEEESTD.2018.8457469 . ISBN978-1-5044-5090-4 .
2. ^«802.3-2012 — Стандарт IEEE для Ethernet» (PDF) . ieee.org . Ассоциация стандартов IEEE. 28 декабря 2012 г. раздел 3.3 и приложение 31A . Проверено 9 февраля 2014 . Коды операций передаются первыми старшими октетами. В каждом октете сначала передаются младшие биты. [. ] Каждый октет кадра MAC, за исключением FCS, передается первым младшим битом.
3. ^ abcdef«802.3-2018 — Стандарт IEEE для Ethernet» (PDF) . ieee.org . Ассоциация стандартов IEEE. 31 августа 2018 . Проверено 31 августа 2018 года .
4. ^ IEEE 802.1Q-2011, приложение G
5. ^https://www.autosar.org/fileadmin/user_upload/standards/classic/4-1/AUTOSAR_SWS_CRCLibrary.pdf#page=24
6. ^ Чарльз Э. Сперджен (февраль 2000 г.). Ethernet: полное руководство . О’Рейли. стр. 41 , 47. ISBN
7. 9780596552824 . Проверено 30 июня 2014 года .
8. ^«40.1.3.1 Подуровень физического кодирования (PCS)» (PDF) . Стандарт IEEE для Ethernet, 802.3-2012 — раздел третий . 28 декабря 2012. с. 183 . Проверено 6 июля 2014 года .
9. ^ Дрю Хейвуд; Зубаир Ахмад (2001). Сетевые службы Windows 2000 Дрю Хейвуда . Sams. п. 53. ISBN
10. 978-0-672-31741-5 .
11. ↑ LAN MAN Standards Committee of the IEEE Computer Society (20 марта 1997 г.). IEEE Std 802.3x-1997 и IEEE Std 802.3y-1997 . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, Inc., стр. 28–31.
12. ^ IEEE Std 802.3-2005, 3.2.6
13. ^ Дон Provan (17 сентября 1993). «Ethernet-фрейминг» . Группановостей : comp.sys.novell . Usenet:[email protected] .
14. ( HTML-версия,заархивированная 18 апреля 2015 года на Wayback Machine ) — классическая серия сообщений Usenet Дона Прована из Novell, которые вошли в многочисленные часто задаваемые вопросы и широко считаются окончательным ответом на использование Novell Frame Type.
15. ^«RFC1042: Стандарт передачи дейтаграмм IP по сетям IEEE 802» . Сетевая рабочая группа IETF. Февраль 1988 г.
16. ^ Компьютерное общество, IEEE (2016). IEEE Std 802.11-2016: Часть 11: Характеристики управления доступом к среде беспроводной локальной сети IEEE (MAC) и физического уровня (PHY) . Нью-Йорк, Нью-Йорк: IEEE. п. 249.
17. ^«Устранение неполадок Ethernet» . Cisco Systems . Проверено 13 августа +2016 .

Воспроизвести медиа

Видео, в котором объясняется, как построить Ethernet-фрейм

Воспроизвести медиа

Русские Блоги

Для Gigabit Ethernet в секунду может передаваться 1000 Мбит данных, то есть 125000000B / с. Фиксированные издержки каждого кадра Ethernet: преамбула и преамбула начального символа кадра (8B), MAC (12B), тип (2B), полезная нагрузка (46B ~ 1500B), CRC (4B), разрыв (12B), поэтому наименьший кадр Ethernet равен 84B, который может отправлять 1488000 кадров в секунду. Самый большой кадр Ethernet — 1538B, который может отправлять 81274 кадра в секунду. Затем вычислите полезную нагрузку TCP: сегмент TCP содержит заголовок IP (20B) и заголовок TCP (20B), а также параметр Timestamp (12B), поэтому максимальная пропускная способность TCP составляет 81274 * (1500-51) = 117 МБ / с.

в Ethernet Пакеты данных по ссылке называютсяЭфирная рамка, Начальная часть кадра Ethernet состоит из преамбулы и символа начала кадра. Затем следует заголовок Ethernet для MAC-адрес Укажите адрес получателя и адрес источника. Середина кадра — это пакет, содержащий другие заголовки протокола (например, Протокол IP ). Фрейм Ethernet состоит из 32-битного Код проверки избыточности конец. Он используется для проверки повреждения передачи данных.

Пакет двоичных данных из линии называется кадром. Кадры, видимые из физической строки, помимо другой информации, также могут видеть преамбулу и начало символа кадра. Любое физическое оборудование будет нуждаться в этой информации.

Следующая таблица показывает Октет для MTU Передача (некоторые Гигабитный Ethernet Еще более высокоскоростной Ethernet поддерживает большие кадры, называемые Джамбо рама ) В полнокадровом формате. [note 2] Октет — это восемь бит данных (то есть один байт современного компьютера).

Преамбула и начало кадра символа

Кадр начинается с 7-байтовой преамбулы и 1-байтового символа начала кадра. До Fast Ethernet битовая комбинация этой части кадра на линии была 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101011. Поскольку младший значащий бит передается первым при передаче байта (то есть младший бит передается первым), соответствующее шестнадцатеричное представление равно 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0x55 0xD5.

10 / 100M сетевая карта ( MII PHY) 4 бита за раз (один Половина слова ). Следовательно, преамбула станет 7 группами по 0x5 + 0x5, а начало кадра станет 0x5 + 0xD. 1000M сетевая карта ( GMII ) 8-битная передача за раз, и 10 Гбит / с ( XGMII ) Чип PHY передает 32 бита за раз. Обратите внимание, что когда описано в октете, сначала передаются семь 01010101, а затем 11010101. Поскольку младшие 4 бита 8-битных данных отправляются первыми, сначала отправляется 0101 символа начала кадра, а затем 1101.

заголовок

Заголовок содержит MAC-адрес исходного адреса и адреса назначения, поле типа Ether и дополнительные, используемые для объяснения принадлежности к VLAN и приоритета передачи. IEEE 802.1Q Тег VLAN.

Код проверки кадра

Код проверки кадра — это 32-разрядный код проверки циклическим избыточным кодом, чтобы проверить, повреждены ли данные кадра.

Интервал кадра

После отправки кадра отправителю необходимо отправить как минимум 12-октетные коды состояния незанятой линии перед отправкой кадра в следующий раз.

(PS: На самом деле, это может быть так просто понять. При передаче кадров в Ethernet максимальный объем данных одного кадра равен 1538. Максимальная загрузка кадра Ethernet составляет 1500 байтов, за исключением дополнительных данных головы и хвоста кадра Ethernet. Тогда это 1500 Байты — это общее количество пакетов данных из протокола верхнего уровня. На сетевом уровне заголовок IP имеет 20 байтов, то есть большинство байтов, которые могут быть приняты протоколом верхнего уровня на уровне IP, составляют 1480. На транспортном уровне, если вы используете TCP В дополнение к заголовку TCP также имеется 12-байтовая временная метка TCP.Максимальные данные, которые могут быть приняты протоколом верхнего уровня на транспортном уровне, составляют 1480-20-12-12 = 1448 байт. Этот 1448 байт является максимальной загрузкой прикладного уровня Данные, таким образом, если вы используете TCP в качестве протокола транспортного уровня для передачи данных, данные каждого пакета прикладного уровня не должны превышать 1448 байтов, в противном случае это вызовет работу подпакета. Блок данных протокола TCP называется сегментом.

История

Корпорация Xerox PARC разработала Ethernet одновременно со многими другими своими первыми проектами. Общепринято, что технология Ethernet была изобретена 22 мая 1973 года Робертом Меткалфом (Robert Metcalfe). Он составил докладную записку для главы PARC о потенциале технологии Ethernet, что и стало свидетельством ее создания. Однако, законное право на технологию разработчик получил, лишь спустя несколько лет.

В 1976 году Меткалф вместе со своим ассистентом Дэвидом Боггсом (David Boggs) выпустили брошюру под названием «Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks». Меткалф покинул Xerox в 1979 году и основал компанию 3Com, которая занималась продвижением компьютеров и локальных вычислительных сетей (ЛВС). Он убедил руководство компаний DEC, Intel и Xerox работать совместно с целью разработки стандарта Ethernet (DIX).

Впервые стандарт Ethernet был опубликован 30 сентября 1980 года. По выходу на рынок он вступил в соперничество с двумя крупными запатентованными технологиями: token ring и ARCNET. Они в скором времени были раздавлены под потоками хлынувшей на рынок продукции Ethernet. Так, 3Com стала основной компанией в своей отрасли.

Сравнение 802.11 против 802.3

Одним из различий между беспроводными фреймами 802.3 Ethernet и 802.11 является размер фрейма. Кадры 802.3 имеют максимальный размер кадра Ethernet 1518 байт с полезной нагрузкой 1500 байт. Если кадры 802.3 помечены 802.1Q для VLAN и приоритета пользователя, максимальный размер 802.3 составляет 1522 байта с полезной нагрузкой данных в 1504 байта.

802.3 имеют только адрес источника (SA) и назначения (DA) в заголовке уровня 2. 802.11 имеют до четырех полей в заголовке MAC и используют только три поля MAC-адреса (4 в среде WDS).

Стандарт 802.11 способен транспортировать формат кадра fast Ethernet с полезной нагрузкой MSDU. Она равна 2304 байтам верхнего уровня. MAC-адресация, используемая кадрами 802.11, намного сложнее, чем с кадрами Ethernet. В зависимости от того, является ли трафик 802.11 восходящим или нисходящим, определение каждого из четырех полей MAC в заголовке уровня 2 изменится.

Структура кадра Ethernet IEEE 802.3 сегодня является наиболее популярной и широко используемой в локальной сети. Однако некоторые протоколы требуют больше места для конкретной информации. Следовательно, существуют варианты кадра IEEE 802.11, которые предоставляют дополнительные блоки данных для конкретной информации, в том числе расширение SNAP и тег VLAN.