Inhoud leereenheid 19 Local-areanetwerken Introductie 101 Leerkern 102 1 Basisprincipes van ethernet als voorbeeld van een LAN 102 1.1 Media van een LAN 102 2 Netwerkarchitectuur van LAN s 104 2.1 Medium access control bij CSMA/CD-netwerken 105 2.2 Uitvoering van medium access control bij CSMA/CD-net werken 108 2.2.1 Bijzonderheid uit het CSMA/CD-protocol: wachttijd na botsing 110 3 Hogere capaciteiten bij ethernet 112 3.1 Fast ethernet 112 3.2 Gigabit ethernet 114 3.3 10-Gigabit ethernet 116 4 Logical link control 116 Samenvatting 117 Zelftoets 118 Terugkoppeling 119 1 Uitwerking van de opgaven 119 2 Uitwerking van de zelftoets 120 100
Leereenheid 19 Local-areanetwerken Leereenheid 19 Local-areanetwerken I N T R O D U C T I E In deze leereenheid bekijken we een aantal aspecten van een localareanetwerk (LAN). Zoals de naam al aangeeft, is de overbrugde afstand van een dergelijk netwerk beperkt tot een beperkt gebied of omgeving, een locatie, bijvoorbeeld een kantoor. Doordat een LAN in een beperkte omgeving wordt toegepast, zal ook de groep gebruikers in haar eisen en gedrag homogener zijn dan bijvoorbeeld de groep gebruikers op een openbaar wide-areanetwerk. Zowel de beperkte overbrugde afstand als de uniformiteit in gedrag en eisen van gebruikers, hebben hun gevolg voor het ontwerp van een LAN. In deze leereenheid bekijken we een LAN vanuit het ontwerperperspectief; waarom wordt een LAN op een bepaalde wijze geconstrueerd. Omdat de overbrugde afstand zo beperkt is, rijst als vanzelf de vraag over de wijze waarop LAN s met elkaar kunnen worden verbonden om een grotere afstand te kunnen overbruggen. LEERDOELEN Na het bestuderen van deze leereenheid wordt verwacht dat u de toegangsmethode op basis van carrier sense multiple access/ collision detection (CSMA/CD) in eigen woorden kunt uitleggen een opsomming kunt geven van de gebruikte typen media bij LAN s, de toegepaste capaciteiten en de bijbehorende overbrugde afstanden de redenering achter ontwerpregels voor de aanleg van een ethernet LAN in eigen woorden kunt uitleggen methoden voor de koppeling van LAN s kunt noemen en uitleggen. de begrippen contention area, slottijd, back-off en interframetijd kunt uitleggen de evolutie van ethernet in eigen woorden kunt beschrijven. Studeeraanwijzingen De studielast van deze leereenheid bedraagt ongeveer 3 uur. Kernbegrippen Backoff, broadcast frame, carrierextentie, carrier sense multiple access/ collision detection (CSMA/CD), contention area, fast ethernet, frame burst, gebeurtenis, gigabit ethernet, hub, interframetijd, jambits, kabelsegment, klassiek ethernet, logical link control, medium access control (MAC), multicastadres, netwerksegment, private automated branch exchange (PABX), slottijd, terminator, toegangsmethode, toestandsdiagram, transceiver, truncated binary exponential backoff, wachttijd bij CSMA/CD. OUN 101
Open Universiteit Communicatietechnologie: architectuur en toepassing L E E R K E R N 1 Basisprincipes van ethernet als voorbeeld van een LAN Huistelefooncentrale Ethernet Ontwerpvoorwaarden voor een LAN Private automated branch exchange (PABX) Afgekort tot CSMA/CD IEEE 802.3 Zoals in de introductie is opgemerkt, beperkt een LAN zich tot één vestiging van een bedrijf of organisatie en vormen de gebruikers een homogene groep. Er is echter nog een kenmerk en dat is dat een LAN doorgaans ook in eigen beheer is bij een bedrijf of organisatie en niet wordt verzorgd door bijvoorbeeld een (inter)nationale telecomoperator. Hieruit volgt dat een LAN eenvoudig moet zijn omdat de eigenaar de expertise mist om een meer ingewikkeld netwerk te onderhouden gestandaardiseerd moet zijn zodat netwerkcomponenten van verschillende leveranciers naadloos op elkaar kunnen worden aangesloten goedkoop in aanleg en exploitatie moet zijn omdat de kosten in redelijke verhouding moeten staan tot de omvang van het bedrijf. In de loop van de tijd zijn er verschillende oplossingen bedacht voor LAN s die min of meer aan deze voorwaarden voldoen. We noemen de LAN s die met behulp van de huistelefooncentrale, de PABX, worden gerealiseerd of de LAN s met token passing, de token-ringnetwerken, en ten slotte het ethernet. Dit laatste netwerk dat officieel met de naam carrier sense multiple access/collision detection wordt aangeduid, bespreken we in deze leereenheid. Het eerste CSMA/CD-LAN werd in 1975 geïmplementeerd door het bedrijf Xerox onder de naam Ethernet. Nadien heeft het zich ontwikkeld tot een de-factostandaard. De standaard IEEE 802.3 (en later ISO 8802.3) is afgeleid van de ethernetspecificatie. Slechts op enkele kleine details verschilt IEEE 802.3 van ethernet. Welke topologie zou u kiezen voor een LAN, gelet op genoemde ontwerpvoorwaarden en indelingen van bijvoorbeeld een kantoorgebouw? Moet de topologie een (volledige) maas zijn, dan wel een ring, bus of ster? 1.1 MEDIA VAN EEN LAN In de tijd dat de eerste LAN s werden ontwikkeld, waren schakelaars nog erg duur. Een geschakeld netwerk zoals een (volledige) maas was ondanks de hoge waarborg tegen uitval van links uit den boze. Er werd dus gekozen voor de topologieën van omroepgerichte netwerken zoals een bus of een ring. Wanneer we dan de indeling van een gebouw voor ogen hebben, dan ligt een bus het meest voor de hand. Een busnetwerk kan immers langs de (buiten)muren van station naar station lopen. Bij het ethernet is daarom voor deze topologie gekozen (zie figuur 19.1). 102 OUN
Leereenheid 19 Local-areanetwerken FIGUUR 19.1 Basistopologie van een klassiek ethernet (10Base5) OPGAVE 19.1 Hoe zit het nu, bij de zojuist geschetste opzet, met de betrouwbaarheid in relatie tot het gebruik van het LAN? Media van ethernet De gebruikte media zijn coaxkabel, twisted pair en glasvezel. Coaxkabel werd in de oorspronkelijke uitvoeringen gebruikt, maar omdat er vaak al een twisted-pairbedrading in gebouwen aanwezig was, is er ook een versie voor toepassing op twisted pair ontwikkeld. Gebruik van glasvezel is de meest recente ontwikkeling. Als kanaalcodering wordt manchestercodering gebruikt, omdat hiervoor eenvoudiger apparatuur (goedkoper) kan worden gebruikt dan in het geval van differentiële manchestercodering. In de loop der jaren zijn de gebruikte media en technologieën gewijzigd, terwijl de toegangsmethode hetzelfde is gebleven. In tabel 19.1 geven we een overzicht van deze ethernettechnologieën. TABEL 19.1 Klassieke ethernettechnologieën Deze tabel is achtergrondinformatie. ethernettype capaciteit medium segment- opmerking lengte 10Base5 10 Mbps dikke coax 500 m verouderd 10Base2 10 Mbps dunne coax 185 m nog in gebruik 10BaseT* 10 Mbps twisted pair 100 m goedkoop 10BaseF* 10 Mbps glasvezel 2000 m tussen gebouwen * Gebruik met hub. Het eerste getal in de typering van het ethernetttype slaat op de capaciteit. Het woordje Base geeft aan dat er basisbandtransmissie wordt gebruikt. Breedbandtransmissie is voor ethernet wel voorzien, maar nooit op grote schaal toegepast. De getallen 5 en 2 geven de maximale lengte van de bus aan in veelvouden van 100 m wanneer het medium coaxkabel is. Bij de nieuwere uitvoeringen van ethernet geeft de letter T twisted pair aan als medium, terwijl de letter F (van fiber) glasvezel als medium aangeeft. OUN 103
Open Universiteit Communicatietechnologie: architectuur en toepassing Transceiverkabel Zie figuur 19.1. Terminator Repeater Kabelsegment Netwerksegment Hub Elk station is via een transceiverkabel op de bus aangesloten. Aan de computerkant is de transceiverkabel aangesloten op een ethernet-netwerkkaart en aan de andere zijde via een koppeling op de bus. Deze koppeling is bij 10Base5 de transceiver; een stukje elektronica dat rondom de coaxkabel is aangebracht. Bij dunne coaxkabel, 10Base2, bestaat deze koppeling uit een coaxiaal T-stuk. Een bus wordt afgesloten door terminators. De terminators dempen het signaal op de kabel zodanig dat er geen signaalreflectie optreedt. Een bus kan ook worden verlengd met behulp van een repeater die de signaalpulsen ververst en doorgeeft. Het aaneengesloten stuk kabel tussen de repeaters of tussen repeater en terminator, noemen we een kabelsegment. Het netwerkgedeelte tussen de terminators noemen we een netwerksegment. Wanneer het medium twisted pair of glasvezel is, worden de transceiverkabels centraal gekoppeld tot een stervormige topologie. De koppeling zelf gebeurt door een zogenaamde multiport repeater of hub. De hub heeft als eigenschap dat een binnenkomende puls op een poort naar alle andere poorten wordt gekopieerd en ververst. De reden voor de stervormige koppeling was dat een ander type netwerk, het tokenringnetwerk, al gebruikmaakte van twisted-pairbekabeling en een stervormige topologie had. In het sterpunt stond dan de medium access unit (MAU) waarmee een logische ring werd gevormd. Bij een overgang naar ethernet was dus al de bekabeling aanwezig en hoefde alleen de MAU te worden vervangen door een hub. Een ethernetwerk is een omroepnetwerk. Hierdoor mag op ieder moment maar één van de aangesloten stations zenden, om te voorkomen dat de verstuurde data van verschillende stations zich met elkaar vermengen. Het probleem dat bij deze netwerken moet worden opgelost, is: welk station mag op een bepaald moment zenden? Met andere woorden: hoe wordt de toegang tot het medium geregeld? In termen van het OSI-referentiemodel is dit een ontwerpvraag die bij de inrichting van de datalinklaag thuishoort. 2 Netwerkarchitectuur bij LAN s Zie ook leereenheid 17, toegangsmethoden. Omdat in een busstructuur geen schakelaars aanwezig zijn en het netwerk een omroepnetwerk is, is er een andere toegangsmethode nodig. In termen van het OSI-referentiemodel is vanwege het omroepkarakter ook geen netwerklaag in een LAN-architectuur aanwezig. De aard van het contact tussen stations op de bus zal hierdoor die van een link zijn. Er zijn immers geen tussenliggende (pakket)schakelaars tussen deze stations. Gemeten aan het OSI-referentiemodel zal de LAN-architectuur er dan ook als volgt uitzien (zie figuur 19.2). 104 OUN
Leereenheid 19 Local-areanetwerken FIGUUR 19.2 De vergelijking van het OSI-referentiemodel met de LAN-architectuur (IEEE 802.x) Medium access control Logical link control MAC LLC We zien in figuur 19.2 dat de datalinklaag in twee delen is gesplist. De reden hiervoor is dat men het geheel toch als de datalinklaag opvat, terwijl er in feite twee afzonderlijke gecompliceerde taken moeten worden verricht. Allereerst is daar de toegangsmethode die in het algemeen met medium access control wordt aangeduid. Wanneer eenmaal toegang is verkregen, moet er nog een protocol zijn voor de manier waarop de communicerende stations de frames opbouwen en uitwisselen. Dit protocol heet de logical link control. De architectuur van figuur 19.2 geldt voor alle lokale netwerken. Ook alle standaards van de IEEE hebben betrekking op deze twee lagen. In het resterende deel van deze leereenheid zullen we deze protocollen voor een CSMA/CD-netwerk bespreken. Toegangsmethode 2.1 MEDIUM ACCESS CONTROL BIJ CSMA/CD-NETWERKEN Deze toegangsmethode komt op het volgende neer: een station dat data wil zenden, luistert naar het kanaal om vast te stellen of er al een ander station aan het zenden is. Zo niet, dan verstuurt het station zijn data. Zo ja, dan wacht dit station tot het kanaal vrij weer is. We zullen dit principe nog moeten verfijnen, want: hoe weet een station of het kanaal vrij is? stel dat twee stations op hetzelfde moment besluiten gegevens te versturen; hoe weten ze dat dan en hoe kan dit conflict worden opgelost? OUN 105
Open Universiteit Communicatietechnologie: architectuur en toepassing Botsing Wachttijd Engels: collision Engels: carrier sense Engels: multiple access Engels: collision detection Engels: backoff Wanneer u in een groepje mensen staat te praten, hoort u meteen wanneer iemand aan het woord is: u hoort zijn of haar stem! Bij omroepnetwerken is dit niet anders. Een zendend station stuurt een lijnsignaal, al of niet gemoduleerd, het kanaal in. Ieder station van het netwerk neemt dit signaal waar, zodat een station weet dat het kanaal wordt gebruikt. Het geluid wordt harder wanneer meer mensen door elkaar gaan praten. Zo ook bij een omroepnetwerk; het signaal in het kanaal wordt plotseling sterker wanneer meer stations tegelijkertijd gaan zenden. Dit ongelukje noemen we een botsing. De zendende stations kunnen een botsing gemakkelijk detecteren, omdat het signaal dat deze stations op het kanaal waarnemen, plotseling sterker is dan het signaal dat ze zelf versturen. Samenvattend: door te luisteren naar het signaal wordt de toegang van twee of meer stations tot hetzelfde medium geregeld. Wanneer een station een botsing detecteert, stopt het meteen met zenden. Een botsing treedt op wanneer twee stations op precies hetzelfde moment beginnen te zenden. Beginnen ze op verschillende tijdstippen met zenden, dan zal het station dat als tweede wil zenden, het signaal van het andere station reeds waarnemen en wachten. De woorden precies op hetzelfde moment suggereren een kleine kans op een botsing. Toch is deze kans wat groter dan men in eerste instantie zou verwachten. We zullen dit hieronder door middel van een berekening toelichten. Wanneer twee mensen op enige afstand met elkaar praten, duurt het even voordat ze elkaar horen. Dit is een gevolg van de eindige voortplantingssnelheid van het geluid. In een CSMA/CD-netwerk is dit niet anders. Elektrische signalen planten zich in een kabel met een eindige snelheid, circa 2 10 8 m/s, in het kanaal voort, zodat het enige tijd duurt voordat andere stations merken dat een station met zenden is begonnen. De oorzaak van deze lagere snelheid dan de lichtsnelheid zijn de materiaaleigenschappen waaruit een kabel is opgebouwd. Een station dat bijvoorbeeld 400 m van het zendende station is verwijderd, merkt dit pas na 2 μs! Dit lijkt erg kort, maar bij een gelijke start hebben beide stations via bijvoorbeeld een 10-Mbps-kanaal al 20 bits verstuurd voordat de botsing wordt ontdekt. De kans op een botsing is dus helemaal niet zo erg klein. Een andere oorzaak, waardoor de kans op een botsing groter is dan verwacht, is de volgende. Stel dat twee stations een frame voor verzending gereed hebben, terwijl het kanaal bezet is door een derde station. Zodra dit derde station het kanaal vrijgeeft, zullen beide wachtende stations het kanaal in bezit proberen te krijgen door te gaan zenden en dit resulteert vrijwel zeker in een botsing. Naarmate er meer wachtende stations zijn, zullen deze zich als een lawine op het vrijgegeven kanaal storten, met als resultaat dat de chaos alleen nog maar groter wordt. Aan deze chaos wordt een eind gemaakt door bij de stations van een CSMA/CD-netwerk een willekeurige wachttijd in te bouwen alvorens na een botsing een nieuwe poging tot het versturen van een frame wordt gedaan. Hierdoor is de kans groot dat één wachtend station eerder dan alle andere wachtende stations begint met zenden. Hiermee worden de andere wachtende stations gedwongen het zenden uit te stellen totdat dit station klaar is met zenden. Daarna bepaalt het toeval weer welk station dan mag zenden. We zullen later in deze leereenheid dit uitstelmechanisme nauwkeuriger bekijken. 106 OUN
Leereenheid 19 Local-areanetwerken OPGAVE 19.2 Drie stations A, B en C zijn aangesloten op een multiple-accessbus met een lengte L van 500 km en een capaciteit C van 10 Mbps. De positie van de stations is in figuur 19.3 aangegeven. De voortplantingssnelheid v in de bus is 2 10 8 m/s. Station A en station C versturen op t = 0 beide een frame met een lengte van 10000 bits naar elkaar. FIGUUR 19.3 Locatie van de stations A, B en C op de bus a Geef in drie figuren aan over welke afstand s de frames zich hebben verplaatst op t = 0,001 s, t = 0,002 s en t = 0,003 s. b Van waar tot waar treedt de botsing op en welk station of welke stations merkte(n) iets van de botsing? c Welke eis, op grond van de antwoorden in a en b, moet u aan het netwerk stellen, in termen van lengte in bit en de verstuurde frames, om de botsingsdetectie goed te laten werken? Toestandsdiagram Gebeurtenis Engels: state diagram Engels: event Het gedrag van het toegangsprotocol kan formeel worden beschreven in een zogenaamd toestandsdiagram. Een toestandsdiagram beschrijft een systeem maar in een bepaald aantal gedefinieerde toestanden. Door een gebeurtenis gaat het systeem over van de ene in een andere toestand. Toestandsdiagrammen worden gebruikt om de werking van protocollen te controleren. In ons geval ziet het toestandsdiagram voor een succesvolle toegangspoging er als volgt uit (zie figuur 19.4). FIGUUR 19.4 Doorlopen toestanden van de MAC-laag bij een succesvolle toegangspoging van een zendend station In figuur 19.4 zijn de toestanden door ovalen aangegeven en de gebeurtenissen door pijlen. Kenmerkend is ook dat een systeem, als het goed is, vanuit de rusttoestand vertrekt en daarin ook weer terugkeert. Vergelijk figuur 19.4 met de gegeven beschrijving van de CSMA/CD-toegangsmethode. OUN 107
Open Universiteit Communicatietechnologie: architectuur en toepassing 2.2 UITVOERING VAN MEDIUM ACCESS CONTROL BIJ CSMA/CD- NETWERKEN In opgave 19.2 analyseerde u de plek waar botsingen tussen frames kunnen optreden. Laten we eens kijken, aan de hand van een voorbeeld, hoelang het duurt voordat een zendend station ontdekt dat er een botsing optreedt. Jambits Station S1 en station S2 zijn de twee verst van elkaar verwijderde stations in een netwerk. Als S1 op tijdstip t = 0 begint met zenden, duurt het een tijd T voordat het signaal zich van S1 naar S2 heeft voortgeplant. S2 ontvangt op t = T het door S1 verzonden signaal. Als S2 juist vóór dit tijdstip zelf gaat zenden, dan gebeuren er twee dingen: S2 constateert een botsing omdat het signaal van S1 binnenkomt en stopt daarom met zenden. Na de botsing zal S1 ongeveer op t = 2T een botsing detecteren. S2 stuurt, zoals figuren 19.5c en 19.5d laten zien, na de botsing nog enkele bits om er zeker van te zijn dat het zendende station de botsing ook echt waarneemt. Het aantal van deze jambits is gespecificeerd op 48. FIGUUR 19.5 Schets van de situatie op verschillende tijden uitgedrukt in tijdsinterval T Station S1 moet tenminste gedurende 2T seconden blijven zenden om de botsingsdetectie mogelijk te maken. Er is dus sprake van een minimum framelengte, namelijk 2T C, waarbij C de capaciteit van het kanaal is. De tijd T hangt weer af van de buslengte en de daarin geldende voortplantingssnelheid. Met ander woorden: naarmate de bus langer is en de capaciteit hoger, is ook de minimum framelengte langer. Ga dit na. Vanuit ontwerperstandpunt moet er dus bij een gegeven capaciteit een afweging worden gemaakt tussen de minimum framelengte (zo kort mogelijk) en buslengte (zo lang mogelijk). Voor een ethernetnetwerk met 10 Mbps aan capaciteit en een maximaal overbrugbare afstand van 108 OUN
Leereenheid 19 Local-areanetwerken Botsingsgebied Engels: contention area 2500 m en vier repeaters (om 5 segmenten van 500 m te kunnen koppelen) is de retourtijd maximaal circa 50 μs. Dit is inclusief de tijd die nodig is om de repeaters te passeren. Het verzenden van het frame moet minimaal zo lang duren. Al met al komt men dan bij 10 Mbps uit op 500 bit; inclusief enige overlap met de ontvangen jambits, afgerond op 512 bit of 64 byte. Het deel van de bus waar een botsing kan optreden, noemen we het botsingsgebied. OPGAVE 19.3 Kan er nu na het verstrijken van de minimum framelengte alsnog een botsing optreden? Interframetijd Een station kan natuurlijk door blijven zenden, maar de framelengte is uiteraard ook aan een maximum gebonden. Volgens het protocol moet een zendend station nu wachten om een ander station de kans te geven de bus te gebruiken en er is tijd nodig om een ontvangen frame te verwerken. Deze wachttijd noemen we de interframetijd. Deze tijd bedraagt minimaal 9,6 μs. De indeling van een MAC-frame is nu als volgt (zie figuur 19.6). FIGUUR 19.6 De indeling van een MAC-frame met lengtes in byte Multicastframe Globaal en lokaal adres Engels: start of frame (SoF) In figuur 19.6 wordt de lengte van de velden aangegeven in byte. De betekenis van de velden spreekt voor zich, zodat we ons beperken tot enkele bijzonderheden. De preamble bevat 7 byte die elk het bitpatroon 10101010 bevatten. De manchestercodering van dit patroon genereert een blokgolf van 10 MHz gedurende 5,6 μs, zodat een ontvangend station bitsynchronisatie kan bereiken. Na de preamble volgt een byte SoF met daarin het symbool voor de start van het frame. Dit is gedaan om compatibiliteit met andere protocollen voor LAN s te realiseren. De eerste twee bits in het bestemmingsadres hebben een bijzondere betekenis. De eerste bit geeft aan of het frame voor één station is bedoeld of dat het een multicastframe is, dat is een frame dat bestemd is voor een groep stations. Een 0 als eerste bit betekent een frame dat voor één station bestemd is. Een 1 gevolgd door een groepsadres betekent dat een frame bestemd is voor een groep stations. Dit betekent wel dat er binnen het netwerk groepen moeten worden gedefinieerd. De tweede bit geeft aan of het adres een globaal of een lokaal adres is. Lokale adressen worden toegewezen door de netwerkbeheerder en hebben géén betekenis buiten het netwerk. Een globaal adres wordt echter door de IEEE-organisatie toegewezen. Hierdoor zijn ook stations adresseerbaar die zich in een ander netwerk bevinden, wanneer deze netwerken met elkaar zijn verbonden. Noodzakelijk is dan wel dat deze adressen uniek zijn. Aan deze eis is niet moeilijk te voldoen, want met de overblijvende 46 bits kunnen 2 46, ongeveer 7 10 13, verschillende adressen worden gevormd! Het adres van een station wordt hard in de netwerkkaart ingebakken. OUN 109
Open Universiteit Communicatietechnologie: architectuur en toepassing Broadcastframe Ten slotte betekent een adresveld vol met enen dat het frame bestemd is voor alle stations in het netwerk of de netwerken. Zo n frame noemen we een broadcastframe. OPGAVE 19.4 Soms is het, vanuit het oogpunt van netwerkbeheer, noodzakelijk om een overzicht te hebben van de stations die op een bepaald moment actief gebruikmaken van het netwerk. Deze beheerfunctie wordt uitgevoerd via een monitorstation. Welke adresseeroptie zal het monitorstation gebruiken voor het bericht waarin aan alle actieve stations wordt gevraagd zich te melden? De lengte van het veld gegevens, aangegeven in het veld lengte, bedraagt maximaal 1500 byte. In het veld aanvulling worden desgewenst zoveel bits geplaatst dat een frame de eerdervermelde minimumlengte van 64 byte heeft. Hoeveel bytes staan er in het veld aanvulling wanneer het gegevensveld geen bits bevat? Ook een MAC-frame wordt door middel van een controlegetal beschermd tegen transmissiefouten. 2.2.1 Wachttijd na botsing Slottijd We hebben gezien dat er binnen 512 bit of 51,2 μs een botsing kan optreden, daarna niet meer. Deze tijd noemen we de slottijd. De vraag die na een botsing opkomt, is: welk station gaat nu verder? Een mogelijkheid is dat de botsende stations uit twee getallen 0 of 1 kiezen. Kiest een station 0, dan begint het na de jamperiode, vermeerderd met de interframetijd, meteen met een nieuwe poging om het frame te versturen. Kiest het 1, dan wacht het station eenmaal de slottijd. Dit wachten noemen we de backoff. De kans dat nu een botsing optreedt ingeval beide stations hetzelfde getal kiezen, bedraagt 50%. Deze kans is nog behoorlijk groot. Kunt u een manier bedenken om deze kans te verkleinen? En welk nadeel kleeft er aan die aanpak? We zouden deze kans kunnen verkleinen door de stations uit meer getallen te laten kiezen, bijvoorbeeld 0 t/m N. De kans dat de stations nu botsen, is gelijk aan 1/(N + 1). Stellen we N op 9, dan is de kans op een botsing 10%! Aan deze methode kleeft echter een nadeel. Wanneer alle getallen een gelijke kans hebben om te worden gekozen, dan zal de backoff variëren van 0 tot N maal de slottijd. Gemiddeld is dan de backoff van het station dat gaat zenden (N 1)/3 maal de slottijd. De berekening van deze waarde is niet gemakkelijk, maar de juistheid van deze formule laat zich verifiëren aan de hand van een voorbeeldwaarde voor N. 110 OUN
Leereenheid 19 Local-areanetwerken Voorbeeld 19.1 Kiezen we N = 4, dan zijn er 5 5 ofwel 25 mogelijke combinaties van backofftijden als twee stations (S1 en S2) toegang proberen te krijgen tot het ethernet. In de situatie dat S1 het kanaal beschikbaar krijgt, kan dit zijn bij 10 mogelijke combinaties van backofftijden (S1: 0 en S2: 1, 2, 3 of 4; S1: 1 en S2: 2, 3 of 4; S1: 2 en S2: 3 of 4; S1: 3 en S2: 4). De gemiddelde backofftijd van S1 is derhalve (0+0+0+0+1+1+1+2+2+3)/10 = 1 slottijd. Met andere woorden: het realiseren van een kleine kans op een botsing, door een grote waarde voor N te kiezen, betalen we met een lange gemiddelde wachttijd. Voorbeeld 19.2 Stel dat station A na een botsing het getal 900 kiest en station B 999. De botsing is vermeden, maar gedurende de backoff van 900 maal de slottijd blijft de bus ongebruikt. Het is hoogst waarschijnlijk dat station A in deze backoff zijn frame had kunnen versturen in plaats van daar pas na 900 maal de slottijd mee te beginnen. Truncated binary exponential backoff Contention control Engels: to truncate Engels: to reset Nederlands: wedijver Het is duidelijk dat we een andere strategie moeten toepassen, een strategie die de bus beter benut. We kunnen de twee stations laten beginnen met bij een botsing de getallen 0 of 1 te kiezen. We hebben dan 50% kans dat een volgende botsing wordt vermeden. Als de botsing hierdoor wordt vermeden, dan hebben we het kanaal goed benut. Treedt de botsing wel op, dan laten we de stations kiezen uit de getallen 0, 1, 2 en 3 (mede omdat er een grotere kans is dat meer dan twee stations bij de botsing betrokken waren). Bij 4 van de 16 mogelijke combinaties is er een botsing. De kans hierop is dus 4/16 = 1/4 ofwel 25%. Anders gezegd: we hebben 75% kans dat we het kanaal na deze botsing benutten. Treedt er weer een botsing op, dan laten we de stations kiezen uit de getallen 0 t/m (2 3 1), waardoor de kans dat ze botsen weer met de helft wordt verkleind, tot 12,5%. Het patroon dat zich nu aftekent, komt neer op de situatie dat we de stations na N botsingen de stations laten kiezen tussen de getallen 0 en (2 N 1). De kans dat na een botsing de bus beter wordt benut, is hierdoor aanzienlijk groter dan bij de methode die we eerder hadden bedacht. Om dezelfde reden als waarom we de eerste methode hebben afgewezen, wordt bij ethernet N beperkt tot 10. Dus vanaf botsing nummer 10 bedraagt de backoff maximaal 1024 keer de slottijd. Vanwege dit afbreken van de maximale backoff, wordt deze methode de truncated binary exponential backoff genoemd. Binary exponential omdat de backoff exponentieel met grondtal 2 groeit. Omdat na dit aantal botsingen toch nog een kleine kans bestaat op nieuwe botsingen, is bij ethernet het aantal pogingen om een gebotst frame opnieuw te versturen, vastgesteld op 16. Na dit aantal botsingen gooien de entiteiten van de linkmanagement-sublaag de handdoek in de ring en informeren de hogere lagen in de LAN-architectuur dat de toegang tot het kanaal is mislukt met de mededeling congestie. Als het versturen van het frame na een botsing wel lukt, wordt N in de hiervoor besproken methode weer op 0 gesteld. Deze manier om het kanaal in bezit te krijgen, noemen we contention control. OUN 111
Open Universiteit Communicatietechnologie: architectuur en toepassing 3 Hogere capaciteiten bij ethernet Klassiek ethernet Zoals het bij de ontwikkeling van de computers ging, zo ging het ook bij het 10-Mbps-ethernet. Aanvankelijk snel genoeg, maar de hoge capaciteit creëerde ook zoveel nieuwe toepassingen dat de marge in capaciteit weer snel verdween. Met andere woorden: de vraag naar een LAN met een hogere capaciteit ontstond weer snel. Na een aantal nieuwe ontwerpen voor LAN s met hogere capaciteit, werd door de IEEE besloten om het oude ethernet te handhaven en alleen de capaciteit te verhogen tot 100 Mbps. Als onderscheid tussen het oude ethernet en het nieuwe ethernet werd voortaan het oude ethernet aangeduid met klassiek ethernet. De 802.3-commissie, de commissie die de oorspronkelijke standaard voor ethernet heeft ontwikkeld, besloot om drie redenen voor een opgevoerde versie van ethernet: handhaving van de compatibiliteit met de bestaande duizenden ethernets van 10 Mbps gezien de tijdsdruk, vrees voor het ontstaan van een onvolledig en onbetrouwbaar protocol gebruik van de bestaande technologieën. 3.1 FAST ETHERNET Fast ethernet Zie tabel 19.1. De nieuwe standaard staat officieel bekend als 802.3u (1995), maar iedereen noemt het ethernet met een capaciteit van 100 Mbps fast ethernet. In principe zouden alle vormen van een klassiek ethernet naar de 100-Mbpsversie kunnen worden opgewaardeerd, maar omdat de meeste klassieke ethernetten al op twisted pair met een hub draaiden (10BaseT), is alleen de versie met de hubs gestandaardiseerd. Daarom gebruiken alle fast-ethernetsystemen hubs en later switches. Op het gebruik van hubs en switches komen we later in deze leereenheid terug. Wanneer nu de capaciteit van de bus naar 100 Mbps gaat en de minimum framelengte gehandhaafd blijft, welk gevolg heeft dit dan voor de maximaal overbrugbare afstand en de botsingsdetectie? Zie tabel 19.1. Ondanks de voordelen van het kopiëren van de standaard van het 10-Mbps-ethernet, moest er ook een aantal keuzes worden gemaakt. Deze keuzes betroffen de minimale framelengte en de overbrugbare afstand en de manier waarop de twisted pair wordt gebruikt. Uit oogpunt van compatibiliteit is de minimum framelengte gehandhaafd, waardoor bij een capaciteit van 100 Mbps in plaats van 10 Mbps de maximale grootte van het botsingsgebied met een factor 10 gereduceerd wordt tot 250 m. Evenzo wordt bij het gebruik van twisted pair, waar ook de demping een rol speelt, de maximale segmentlengte gereduceerd tot 10 m! Zonder maatregelen heeft deze maximale afstand geen praktische betekenis. Gelukkig zijn de meeste huistelefooninstallaties zodanig uitgevoerd dat vanaf iedere werkplek tenminste 4 twisted pairs, met een kwaliteit van categorie 3, binnen 100 m in een schakelkast eindigen. Gebruik van deze bekabeling door fast ethernet betekent een enorm voordeel, omdat er dan geen nieuwe bekabeling in een gebouw hoeft te worden aangebracht. 112 OUN
Leereenheid 19 Local-areanetwerken Een nadeel van deze bekabeling is dat zij geen 200 MHz bandbreedte (100 Mbps, volgens manchester gecodeerd) over 100 m biedt. Bij het aanleggen van nieuwe bekabeling zou twisted pair categorie 5 kunnen worden gebruikt, die deze bandbreedte wel aankan, of glasvezel waar deze bandbreedte-eis helemaal geen probleem is. Om die reden is fast ethernet voor deze drie media gespecificeerd (zie tabel 19.2). TABEL 19.2 Media voor fast ethernet Deze tabel is achtergrondinformatie. ethernettype capaciteit medium segment- opmerking lengte 100BaseT4 100 Mbps twisted pair 100 m gebruikt UTP cat. 3 100BaseTX* 100 Mbps twisted pair 100 m gebruikt UTP cat. 5 100BaseFX* 100 Mbps glasvezel 2000 m * Gebruik met hub. Doordat twisted pair categorie 3 slechts een bandbreedte heeft van 25 MHz, zou het gebruik van één twisted pair een capaciteit van 12,5 Mbps toestaan. Gelet op uw kennis van multiplexen en meerniveaucoderingen, welke maatregelen treft u dan om de capaciteit tot 100 Mbps op te voeren? 3-waardig signaal Een eerste maatregel is om alle vier de twisted pairs te gebruiken. Eén twisted pair is gereserveerd voor het verkeer naar de hub, een andere voor het verkeer vanuit de hub naar het station. Van de beide andere paren kan afhankelijk van de behoefte de transmissierichting worden omgeschakeld. Naast deze paralleltransmissie kan de capaciteit verder worden opgevoerd, door geen manchestercodering toe te passen, maar een 3-waardig signaal. Een uitvoering hiervan kan bijvoorbeeld de signaalwaarden 5 V, 0 V of +5 V hebben. Met de drie twisted pairs en de drie signaalwaarden kunnen zo 3 3 ofwel 27 symbolen worden gevormd. Hierdoor kunnen per symbool tenminste 4 bits (2 4 = 16) worden overgebracht. Met een klokfrequentie van 25 MHz is dan 100 Mbps beschikbaar over de drie twisted pairs. Met de overblijvende 11 symbolen kunnen nog extra besturingsgegevens worden overgebracht. Bij het gebruik van twisted pair categorie 5 wordt de zaak eenvoudiger, omdat deze bekabeling 125 MHz bandbreedte heeft. Met een uitgekiende kanaalcodering kan dan met twee twisted pairs worden volstaan. Eén pair gaat naar de hub en een andere pair komt vanuit de hub naar het station. Zou in dit geval de manchestercodering wel voldoen? Ondanks de relatief hoge bandbreedte is toch een efficiëntere kanaalcodering, in termen van bits per Hz bandbreedte, noodzakelijk. De codering gebruikt gewone binaire signaalelementen, maar 5 opeenvolgende signaalelementen coderen 4 bits. Dus van de 32 (2 5 ) mogelijke combinaties worden er 16 (2 4 ) gebruikt. Enkele van de resterende combinaties worden gebruikt voor het overdragen van besturingsgegevens. De gebruikte combinaties zijn zodanig gekozen dat er bij elke combinatie voldoende transities aanwezig zijn om de klokken te kunnen synchroniseren. Deze kanaalcodering heet 4B/5B (4 bits afgebeeld op 5 bits). OUN 113
Open Universiteit Communicatietechnologie: architectuur en toepassing 3.2 GIGABIT ETHERNET Gigabit ethernet In de visie van de 802-commissie bleek 100 Mbps nog niet genoeg, zodat na het verschijnen van de standaard voor fast ethernet meteen werd doorgewerkt aan de standaard 802.3z (1998), die bekend werd onder de naam gigabit ethernet. Ook hier werd de capaciteit met een factor 10 verhoogd naar 1000 Mbps of 1 Gbps met instandhouding van de adresseringsmethoden, adreslengtes, minimum en maximum framelengtes en frame-indelingen van klassiek ethernet. OPGAVE 19.5 Wanneer het mechanisme voor de botsingsdetectie wordt gehandhaafd, hoe groot wordt dan bij het gigabit ethernet de maximaal overbrugbare afstand? Carrier extension Deze opvatting leidde wel tot een aantal extra maatregelen in de fysische laag om de maximaal overbrugbare afstand op te krikken. Voor de software werd wel een minimum framelengte van 64 byte gehandhaafd, maar de hardware vult dat automatisch aan tot 512 byte. Onopgemerkt door de software, wordt op deze manier toch een aanvaardbare maximum te overbruggen afstand gerealiseerd. Om begrijpelijke redenen wordt deze methode carrier extension (draaggolfverlenging) genoemd. Het nadeel is wel dat hierdoor de kanaalefficiëntie sterk terug kan lopen. OPGAVE 19.6 Wanneer 46 byte aan gegevens worden overgebracht, ontstaat er een frame met de minimale lengte. Hoe groot is in deze situatie dan de kanaalefficiëntie bij het gigabit ethernet? Frame bursting Switch Componenten van de switch Een manier om een lage kanaalefficiëntie te vermijden, is dat een station een aantal korte frames verzamelt en deze in één MAC-frame verstuurt om zo de minimumlengte te verkrijgen. Deze techniek heet frame bursting. Als er genoeg frames klaarstaan, is deze techniek uiterst efficiënt. In elk geval zorgen beide technieken ervoor dat de maximaal overbrugbare afstand van gigabit ethernet wordt opgerekt tot 200 m. Dit geldt wanneer hubs in het sterpunt worden gebruikt. Een meer fundamentele oplossing is om te voorkomen dat er geen botsingen ontstaan wat kan door in het sterpunt een schakelaar toe te passen. In de praktijk spreken we van een switch. De kern van de switch bestaat uit twee componenten. De lijnkaart waarmee tot 8 kabelsegmenten met de switch worden verbonden en de zogenaamde backplane waarmee de lijnkaarten met elkaar worden verbonden. In deze situatie is een kabelsegment een punt-tot-puntverbinding: aan de uiteinden bevindt zich een station respectievelijk de aansluiting van de lijnkaart. Op de backplane kunnen 4 tot 32 lijnkaarten worden ingeplugd. Zie figuur 19.7. 114 OUN
Leereenheid 19 Local-areanetwerken FIGUUR 19.7 Schematische voorstelling van de switch Switchfuncties voor netwerkbeheer Werking van de switch De backplane vormt een busnetwerkje waarbij parallelle transmissie wordt toegepast waardoor ettelijke Gbps kunnen worden verwerkt. Omdat net als bij een gewoon netwerk de besturing softwarematig is, kan zo n switch ook op afstand worden geconfigureerd. Bovendien kan de intelligentie, die toch voor de besturing nodig is, ook zorgen voor allerlei verkeersmetingen (hoeveelheid frames, aantal hertransmissies, transmissiefouten, bezettingsgraden van segmenten) die dan weer voor het netwerkbeheer kunnen worden gebruikt. Een switch is op dit moment nog wel duurder dan een hub, maar de prijzen dalen snel, zodat er vrijwel geen hubs meer worden ingezet. De schakelaar werkt als volgt. Van een binnenkomend frame wordt het adres geïnspecteerd en wanneer de bestemming zich op de lijnkaart bevindt, wordt het frame onmiddellijk naar de desbetreffende aansluiting gekopieerd. Wanneer dit niet het geval is, wordt het frame naar de backplane gekopieerd en weer opgepakt door die lijnkaart waarop de bestemming zich bevindt. De plek waar nu botsingen kunnen plaatsvinden, ligt in de switch zelf. Enerzijds op de lijnkaart wanneer twee of meer stations gelijktijdig zenden, anderzijds op de backplane wanneer twee of meer lijnkaarten hun frames willen doorgeven. De techniek om deze botsingen te hanteren, is op dezelfde methoden gebaseerd als die ethernet gebruikt om botsingen op te lossen. We vinden die techniek altijd op de backplane. Bij de lijnkaart is er nog de mogelijkheid om binnenkomende frames tijdelijk op te slaan en pas te kopiëren wanneer de poort of backplane vrij is. Doordat geheugen steeds goedkoper wordt, wordt opslag steeds populairder. OUN 115
Open Universiteit Communicatietechnologie: architectuur en toepassing Met het gebruik van switches, glasvezels en hoge kwaliteit twisted pair, worden de dimensies van gigabit ethernet als volgt, zie tabel 19.3. TABEL 19.3 Gigabit ethernet Deze tabel is achtergrondinformatie. ethernettype capaciteit medium segment- opmerking lengte 1000BaseSX 1000 Mbps glasvezel 550 m multimode (50, 62,5 μm) 1000BaseLX 1000 Mbps glasvezel 5000 m mono of multimode 1000BaseT 1000 Mbps 4 x UTP 100 m categorie 5 unshielded TP Doorstroom bij gigabit ethernet Naast de media worden ook bij gigabit ethernet speciale coderingstechnieken gebruikt. Men gaat tot 5-niveaucoderen en het projecteren van bytes op reeksen signaalelementen. Nu wordt 8B/10B gebruikt om de coderingsefficiëntie zo hoog mogelijk te houden. Een punt van zorg is echter de hoge capaciteit van de bus in relatie tot de gereedheid van de ontvanger. Is de ontvanger 1 ms afwezig omdat er nog net iets anders te doen is, dan staan er alweer ruim 1900 frames voor verwerking te wachten. Om deze reden wordt bij gigabit ethernet doorstroomregulering toegepast. In het lengteveld van een MAC-frame wordt een speciaal teken geplaatst waarmee wordt aangegeven dat het gegevensveld besturingsinformatie bevat. In dit gegevensveld staat dan de lengte van de pause aangegeven dat een zendend station moet wachten. 3.3 10 GIGABIT ETHERNET Logical link control protocol LLC In lijn met wat u wellicht verwacht, zijn inmiddels de standaardiseringwerkzaamheden voor een 10 gigabit ethernet afgerond (2002). Deze standaard staat bekend als 802.3ae. De laatste lettercombinatie is enigszins vreemd, maar is een gevolg van het feit dat de standaard voor het gigabit ethernet een z als laatste letter had. Blijkbaar leefde de verwachting dat gigabit ethernet de laatste ontwikkeling zou zijn. De werkelijkheid is echter weer anders. Gezien het tempo waarin klassiek ethernet zich heeft ontwikkeld tot gigabit ethernet, ligt het voor de hand dat binnenkort de eerste voorstellen voor een 100 gigabit ethernet mogen worden verwacht. 4 Logical link control Het MAC-protocol biedt een verbindingsloze dienst. Als een MAC-frame verloren gaat, is dat jammer. Niettemin zijn er situaties denkbaar met daarin een datalinkprotocol met doorstroomregulering, transmissiefoutdetectie en -herstel. Voor dit doel is het logical link control protocol ontwikkeld. Qua doelstelling en ten dele ook qua uitvoering lijkt dit protocol erg op het datalinkprotocol van een WAN. Net als bij de andere protocolstapels, wordt ook hier de techniek van inkapselen gebruikt. De netwerklaag op de zendende machine geeft een pakket door aan de LLC-laag. Entiteiten in deze laag voegen de LLC-header met protocolbesturingsinformatie (PCI) toe. De resulterende structuur wordt dan in het gegevensveld van een MAC-frame geplaatst. 116 OUN
Leereenheid 19 Local-areanetwerken FIGUUR 19.8 Logical link control a LLC en MAC als datalinklaag b Inkapseling Diensten van de LLC-laag LLC levert drie niveaus van service: onbetrouwbare datagramservice bevestigde datagramservice betrouwbare verbindingsgerichte service. Deze diensten worden gerealiseerd door in de LLC-header volgordeen bevestigingsnummers op te nemen. Daarnaast bevat de LLC-header een aanduiding van het proces waaruit het pakket afkomstig is. Deze aanduiding is te vergelijken met poortnummers in een UDP- of TCPpakket. Wanneer het IP-protocol als netwerkprotocol aanwezig is, is de onbetrouwbare datagramservice van het LLC-protocol voldoende. S A M E N V A T T I N G Ethernet is het meest toegepaste concept voor LAN s. Ethernet dankt zijn populariteit aan de eenvoud en flexibiliteit. In de praktijk komt dit overeen met betrouwbaarheid, lage kosten en eenvoudig onderhoud. In het bedrijfsleven zijn dit belangrijke waarden. In deze leereenheid lieten we een groot gedeelte van deze eenvoud zien, zowel in de bekabeling, in de meeste gevallen gewone telefoonkabel, als in de (toegangs)protocollen zoals CSMA/CD. De flexibiliteit wordt verkregen door de voortdurende toename van de capaciteit, met daarbij het in stand houden van de compatibiliteit met oudere systemen. Hierdoor is een in tijd en kosten beheersbaar groeipad mogelijk. De toename in capaciteit ten opzichte van klassiek ethernet wordt vooral gedragen door het toepassen van parallelle transmissie in combinatie met meerniveaucodering. Een belangrijke afweging is altijd het nog goed functioneren van de botsingsdetectie in relatie tot de maximaal overbrugbare afstand. Als een op zich staand netwerk biedt de LLC-laag alle gewenste services. Hier vinden we een aantal technieken die we ook in andere protocollen tegenkwamen. Maak nu de taak Tot slot uit het elektronisch werkboek. OUN 117
Open Universiteit Communicatietechnologie: architectuur en toepassing Z E L F T O E T S 1 Stel dat een systeem na vertrek uit de rusttoestand daarin niet meer terugkeert. Wat betekent dit dan voor het gedrag van dit systeem? 2 Welk communicatiepatroon vertoont klassiek ethernet op het niveau van de MAC-laag? a duplex b simplex c halfduplex 3 Verklaar de term carrierextentie bij gigabit ethernet. 4 Waarom is een ethernet niet het meest geschikte netwerk wanneer men absolute zekerheid wil hebben over de doorlooptijd van een bericht (bijvoorbeeld het versturen van een noodstop)? 118 OUN
Leereenheid 19 Local-areanetwerken T E R U G K O P P E L I N G 1 Uitwerking van de opgaven 19.1 De betrouwbaarheid van een volledige maas is vanwege de mogelijkheid van omrouteren in geval van een kabel- of knooppuntstoring natuurlijk hoger ten opzichte van een op een bustopologie gebaseerd LAN. Maar binnen een bedrijfsgebouw kan op deze betrouwbaarheid worden ingeleverd ten gunste van eenvoud en beschikbaarheid van een alternatief! Dat betekent lopen ingeval van een storing, want de gebruikers zitten immers vlak bij elkaar. In de huidige tijd is dit alternatief minder beschikbaar, omdat de programmatuur in pc s gedeeltelijk afhankelijk is van het goed functioneren van het netwerk. 19.2 Gedurende t seconde verplaatst een frame zich over een afstand s die gelijk is aan s = v t. Het aantal bit B, indien voorhanden, dat tijdens t seconde wordt verzonden, is B = t C. a Gedurende 0,001 seconde verplaatst een frame zich over een afstand van s = 2 10 8 0,001 = 200 km. In deze tijd versturen A en C precies één volledig frame, want B = t C = 0,001 10 7 = 10000 bits. Figuur 19.9 geeft de plaats van de frames op de gevraagde tijdstippen. FIGUUR 19.9 Plaats van de verstuurde frames van station A en C b De botsing treedt op over een gebied van 100 km ter weerszijden van station B. Station B merkt deze botsing op doordat tijdens de passage van beide frames het signaal in het kanaal dubbel zo sterk is. A en C merken niets, want zij hebben het versturen van het frame voltooid en meten geen signaal in het kanaal. Zowel A als C gaat er onterecht van uit dat het versturen van de frames zonder botsing is geschied. We zien dit weergegeven in figuur 19.9. OUN 119
Open Universiteit Communicatietechnologie: architectuur en toepassing c De botsingsdetectie berust op het principe dat een zendend station merkt dat de signaalsterkte bovenmatig toeneemt. Dit betekent dat een frame op het meest afgelegen station al moet aankomen voordat het versturen van dit frame is voltooid. Met andere woorden: de eis die we aan het netwerk moeten stellen om botsingsdetectie te kunnen toepassen, is dat de afstand in bits tussen de meest afgelegen stations kleiner is dan de minimum framelengte. 19.3 Nee, in principe niet. Alle stations hebben het zendende station waargenomen, er is geen botsing geweest, dus volgens het protocol wachten ze totdat het zendende station stopt en daarmee de bus vrijgeeft voor een volgende gebruiker. 19.4 De optie die de monitor zal gebruiken, is broadcastadressering. Het veld adres bestemming is gevuld met louter enen. 19.5 Ten opzichte van klassiek ethernet met een maximaal overbrugbare afstand van 2500 m is nu de capaciteit 100 keer zo groot en wordt de maximaal overbrugbare afstand 100 keer zo klein, dus 25 m. Dit is nauwelijks meer een praktische waarde! 19.6 De kanaalefficiëntie is in deze situatie dan gelijk aan 46/512 100% 9%. Erg laag dus! 2 Uitwerking van de zelftoets 1 Het gedrag van het systeem wordt onvoorspelbaar. Immers na iedere afronding van een activiteit (een reeks doorlopen toestanden), ligt het startpunt van de volgende activiteit weer ergens anders en zal het verloop van die activiteit ook anders zijn, afhankelijk van de historie. Aangezien we meestal de historie niet kennen, zal in dat geval het gedrag onvoorspelbaar zijn. 2 Het communicatiepatroon van klassiek ethernet op het niveau van de MAC-laag is half-duplex. Een station kan maar één ding tegelijk. Of het verstuurt een frame (met de kans op botsing) of het luistert naar het kanaal. Enerzijds voor de beschikbaarheid van het kanaal, anderzijds om te bepalen of een voorbijkomend frame voor dit station is bestemd. 3 Carrierextentie is het door de hardware uitvullen van een MAC-frame tot een lengte van 512 byte. Hierdoor wordt de aanwezigheid van het signaal (de carrier) op de bus verlengd (extended) 4 De toegang op de bus is bij ethernet afhankelijk van het al of niet optreden van botsingen en het daarbij horend backoffmechanisme. Men kan pech hebben, waardoor een dringend bericht keer op keer botst. Wanneer het echt noodzakelijk is dat een bericht binnen een bepaalde korte tijd op een bestemming arriveert, moet men gebruikmaken van een netwerk dat op een andere manier functioneert. 120 OUN
Leereenheid 19 Local-areanetwerken OUN 121