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Einordnung Ethernet ins OSI-7-Schichten-Referenzmodell
  Layer Aufgabe
7 bis 4 Application
Presentation
Session
Transport
Später weitere Erläuterungen
3 Network Wegewahl,
Vermittlung
2 Data Link Zusammenfassung der Bits in Blöcke (Bytes, Frames), Flußsteuerung, Reihenfolgesicherung Fehlererkennung in Blöcken und Korrektur
1 Physical mechanische Charakteristika (z.B. Pin-Belegung, etc.), elektrische, elektromagnetische, akustische, optische Charakteristika, Übertragungsart (z.B. analog/digital, synchron/asynchron, Modulation etc.)

Ethernet und IEEE 802.3 sind im OSI-7-Schichten-Modell in der zweiten Schicht angesiedelt, wobei man diese Schicht beim IEEE802.3 zusätzlich einmal unterteilt in die Schichten 2a: Media Access Control (MAC) und 2b: Logical Link Control (LLC).

Graphische Darstellung der Schichten 1 bis 3

Der Ethernet-Standard umfaßt Schicht 1 des OSI-Modells (Physikalische Schicht) und den unteren Teil von Schicht 2, der Verbindungsschicht. Dieser Teil wird NLAC (Media Access Control) genannt. MAC und LLC (Logical Link Control) füllen zusammen Schicht 2 aus. Der Standard ist in drei Unterebenen eingeteilt. Von oben sind dies die eben genannte MAC und in Schicht 1 "PLS" (Physical Signaling) sowie "PMA" (Physical Medium Attachment). Die Schnittstelle zwischen ihnen ist auch im Standard definiert. Die Verbindung zwischen Medium und PMA wird "MDI" (Medium Dependent Interface) genannt. Die Einheit zwischen PMA und PLS wird mit "AUI" (Attachment Unit Interface) bezeichnet. "MDI" ist der Anschluß zum Netzkabel.

MAC (Media Access Control)

Die MAC-Ebene hat zwei Funktionen. Die eine ist die Datenhandhabung und umfaßt die Paketverwaltung (Datenaufbereitung, Adressierung und Fehlerkontrolle). Die andere ist die Zugangskontrolle, die dafür sorgt, daß die Pakete ohne Kollisionen ins Netz gelangen. Zudem handhabt die Zugangskontrolle die Kollisionen, die trotzdem entstehen. Die Datenhandhabung auf der MAC-Ebene arbeitet mit zwei Dienstprimitiven zur LLC: "Request" und "Indication". Request wird von der LLC generiert und ist die Anforderung nach Übertragung von Daten der eigenen LLC zur LLC in einer anderen Station. Parameter sind Zieladresse, Dateneinheit und Dienstklasse. Indication ist ein Hinweis an die LLC, daß MAC ein ankommendes Paket entgegengenommen hat. Hier sind die Parameter Zieladresse, Quelladresse, Dateneinheit und Empfangsstatus. Kollisions- Die Kollisionshandhabung benutzt mehrere Mechanismen. Beim handhabung Senden arbeitet ein Prozeß, der "Deference" (defer: nachgeben) genannt wird. Dieser kontrolliert, ob eine Aktivität im Kabel stattfindet (Carrier Sense). In diesem Fall beginnt ein Deferring-Zustand. Wenn das Kabel frei ist, wird eine Verzögerung von einem "inter frame spacing" initiiert und ein eventuell wartendes Paket losgeschickt. Wenn eine Kollision eintritt, wird ein Störungssignal gesandt, wonach die Sendung abgebrochen wird und der Backoff-Prozeß startet (siehe vorhergehendes Kapitel). Die Aufgaben der MAC-Ebene können wie folgt zusammengefaßt werden:
  1. Sendet Frames, indem sie:
    1. Daten von der LLC entgegennimmt,
    2. kontrolliert, ob ein PAD-Feld notwendig ist, und wenn ja, dieses erzeugt und es am Ende anfügt,
    3. kontrolliert, daß das Frame ganze Bytes enthält (daß die Anzahl der Bits ein ganzzahliges Vielfaches von 8 ist), die CRC berechnet und am Ende als FCS ablegt,
    4. Preamble, Start Frame Delimiter und Adreßfeld am Anfang hinzufügt,
    5. das ganze Frame in serieller Bitform an die PLS schickt.

  2. Empfängt Frames, indem sie:
    1. ein Frame nach dem anderen in serieller Bitform von der PLS akzeptiert,
    2. untersucht, ob die Zieladresse mit der lokalen Station übereinstimmt (individuelle Adresse, Gruppenadresse oder Broadcast),
    3. kontrolliert, daß das Frame ausreichend lang ist, daß er ganze Bytes enthält und daß die CRC stimmt,
    4. Preamble, SFD und Adreßfeld abschneidet, das Längenfeld liest und eventuelle PAD-Bytes abschneidet,
    5. Daten an die LLC schickt.

  3. Vermeidet Kollisionen und hält einen ausreichenden Abstand zwischen Frames im Medium aufrecht indem sie:
    1. vom Senden absieht, wenn das Medium belegt ist,
    2. wenn das Medium frei wird, einen festgesetzten Zeitraum (Inter Frame Gap) abwartet, ehe mit der Sendung begonnen wird.

  4. Handhabt Kollisionen, indem sie, wenn die Station während des Sendens eine solche feststellt:
    1. ein Störsignal in Form eines zufälligen Bitmusters von einer bestimmten Länge (Jam Size) sendet, damit die Betroffenen Stationen die Kollision entdecken können,
    2. eine Zufallzahl generiert und in dem Zeitraum nicht sendet (Backoff), der von der Zufallszahl vorgegeben wird,
    3. wenn das Medium frei ist, nach dieser Zeit sendet,
    4. wenn eine neue Kollision stattfindet den Versuch mehrmals bis zu einer vorgegebenen Höchstgrenze wiederholt (Attempt Limit) und dann gegebenenfalls eine Fehlernachricht generiert.

PLS (Physical Level Signaling)

PLS kommuniziert teils mit der eigenen MAC, teils mit MACs in anderen Stationen. Die Service Primitive, die für die Datenübertragung benutzt wird, ist "DATA.request" von der MAC, die über "DATA.indication" auf Bitebene Daten an alle MACs im Netz sendet. Damit erhält auch die eigene MAC ihre ausgehenden Bits als Echo von PLS. Zur MAC gibt es auch die zwei Primitive, "CARRIER.indication" und "SIGNAL.indication". Diese werden benutzt, um der MAC die Zugangskontrolle zu ermöglichen.
CARRIER hat zwei Stellungen ("on" und "off") und wird durch die PMA generiert, wenn diese feststellt, daß ein Bitstrom im Netzkabel eingeleitet oder beendet wird. Es wird benutzt, um anzuzeigen, ob das Medium frei ist oder nicht.
SIGNAL zeigt die Qualität des Signals an und wird unter anderem dazu benutzt, Kollisionen anzuzeigen.

MAU (Medium Attachment Unit)

Von der PLS definiert der Standard eine Schnittstelle (Attachment Unit Interface oder AUI) zum Physical Medium Attachment (PMA) und von diesem eine weitere Schnittstelle (Medium Dependent Interface oder MDI) zum Medium. Zusammen bilden diese die MAU (Medium Attachment Unit), die auch als "Transceiver" bezeichnet wird. Bei 10Base5 hängt der MAU fest angekoppelt am Kabelstrang und versorgt den Rechner über Twisted-Pair-Stichleitungen (AUI-Kabel). Der Hauptstrang ist damit von den Benutzern entkoppelt. Bei 10Base2 verzichtet man darauf.

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