Глава 9 | «« Назад |  Оглавление |  Вперед »»

Физический уровень.

Особенности физического уровня модели OSI удобно рассматривать с использованием следующего рисунка:

Физический и канальный уровень модели OSI для Ethernet и Fast Ethernet.

Рис. 9.1. Физический и канальный уровень модели OSI для Ethernet и Fast Ethernet

Можно выделить следующие подуровни:

  • Reconciliation - подуровень согласования. Служит для перевода команд МАС-уровня в соответствующие электрические сигналы физического уровня.
  • MII - Medium Independent Interface, независимый от среды интерфейс. Обеспечивает стандартный интерфейс между МАС-уровнем и физическим уровнем.
  • PCS - Physical Coding Sublayer, подуровень физического кодирования. Выполняет кодирование и декодирование последовательностей данных из одного представления в другое.
  • PMA - Physical Medium Attachment, подуровень подсоединения к физической среде. Преобразует данные в битовый поток последовательных электрических сигналов, и обратно. Кроме того, обеспечивает синхронизацию приема/передачи.
  • PMD - Physical Medium Dependent, подуровень связи с физической средой. Отвечает за передачу сигналов в физической среде (усиление сигнала, модуляция, формирование сигнала).
  • AN - Auto-negotiation, согласование скорости. Используется для автоматического выбора устройствами протокола взаимодействия.
  • MDI - Medium Dependent Interface, зависимый от среды интерфейс. Определяет различные виды коннекторов для разных физических сред и PMD-устройств.
Необходимо подчеркнуть различия между классическим Ethernet 802.3i (10 Мбит) и Fast Ethernet 802.3u, объединяющий FX, TX, и T4. В первом роль связующего звена между MAC-уровнем и PHY играл интерфейс AUI. Так как кодирование было всегда одинаковым (Манчестер-2), то схема была простой. Поэтому AUI располагался между подуровнем физического кодирования сигнала и подуровнем физического присоединения к среде. Усложнение Fast Ethernet повлекло и изменение схемы. Добавилось несколько блоков, и интерфейс MII занял место над подуровнем кодирования сигнала, который, в свою очередь, логически вошел в PHY.

Надо так же отметить, что подуровень согласования скоростей (AN) используется не во всех способов передачи. Например, его нет в 10baseT, 10/100baseF.

Подробное рассмотрение подуровней лучше вести "снизу", от физической среды. Так же, в предыдущих главах были подробно рассмотрены вопросы подсоединения к физической среде (MDI), и формирования сигналов (PMD).

Согласование скорости (Auto-negotiation)

К концу 90-х годов сложилась ситуация, при которой в одной и той же сети, по одним и тем же кабелям могло работать сразу пять протоколов - 10base-T, 10base-T full-duplex, 100base-T, 100base-T4, 100base-T full-duplex. Немного позже к ним присоединился 1000base-T. Оставить "ручное" управление таким хозяйством было бы слишком жестоко по отношению к сетевым администраторам.

Первоначально протокол автоматического согласования скорости работы под названием Nway предложила компания National Semiconductor. Немного позже, он был принят в качестве стандарта IEEE 802.3u (Auto-negotiation).

Логично предположить, что возможны два варианта - либо оба договаривающихся устройства поддерживают Auto-negotiation, либо только одно. В первом случае адаптеры (или коммутаторы) должны выбрать наиболее предпочтительный протокол из поддерживаемых (порядок см. выше). При втором варианте более умное устройство должно поддержать единственный вариант, на который способен партнер (как правило, 10Base-T).

Процесс авто-переговоров начинается при включении питания устройства, или команде управляющего устройства (если оно имеется). Для согласования используется группа импульсов, которые называются Fast Link Pulses (FLP). Оборудование, не поддерживающие Auto-negotiation, воспринимают их как служебные сигналы проверки целостности линии 10Base-T (link test pulses).

Устройство, начавшее процесс auto-negotiation, посылает своему партнеру пачку импульсов FLP, в котором содержится 8-битное слово, кодирующее предлагаемый режим взаимодействия. При этом протокол предлагается самый приоритетный из поддерживаемых.

Если подключенное к линии оборудование поддерживает Auto-negotuiation, и может работать в предложенном режиме, то оно посылает подтверждающее слово, и переговоры заканчиваются. При невозможности работы в предложенном режиме, устройство-партнер отвечает своим предложением, которое и принимается для работы.

Часто возникают проблемы, если настройки negotiation на портах устройств отличаются друг от друга. Нужно либо оба связанных порта устанавливать в режим auto, либо оба зажимать на конкретные значения.

Несколько иначе обстоит дело с оборудованием, поддерживающим только 10Base-T. Такие устройства каждые 16 миллисекунд посылают импульсы для проверки целостности линии, и не отвечают на запрос FLP. Если сетевой адаптер или коммутатор получает в ответ на свой запрос только импульсы проверки целостности линии, он прекращает согласование и устанавливает такой же режим работы.

Глава 9 | «« Назад |  Оглавление |  Вперед »»