Ποιες είναι οι λεπτομέρειες της μετάδοσης και της υποδοχής πλαισίου που χειρίζεται η διασύνδεση LAN;

Μια κάρτα διεπαφής LAN (NIC) χειρίζεται ένα σημαντικό μέρος της πολυπλοκότητας που εμπλέκονται στη μετάδοση και τη λήψη πλαισίου. Ακολουθεί μια ανάλυση των λεπτομερειών:

μετάδοση:

1. Προετοιμασία πλαισίου:

* Ενθυλάκωση δεδομένων: Το NIC λαμβάνει πακέτα δεδομένων από τα υψηλότερα στρώματα της στοίβας δικτύου (συνήθως το στρώμα δικτύου - IP). Ενσωματώνει αυτά τα δεδομένα μέσα σε ένα πλαίσιο στρώματος συνδέσμου δεδομένων. Αυτό το πλαίσιο περιλαμβάνει μια κεφαλίδα (που περιέχει διευθύνσεις MAC προέλευσης και προορισμού, τύπου πλαισίου κ.λπ.) και ένα ρυμουλκούμενο (συνήθως περιέχει μια ακολουθία ελέγχου πλαισίου ή FCS για ανίχνευση σφαλμάτων). Η συγκεκριμένη μορφή πλαισίου εξαρτάται από την τεχνολογία LAN (π.χ. Ethernet, δακτύλιο συμβόλων κλπ.).

* Προσθήκη κεφαλίδας/τρέιλερ: Το NIC προσθέτει τις απαραίτητες πληροφορίες κεφαλίδας και ρυμουλκούμενου στα δεδομένα.

* Υπολογισμός αθροίσματος: Το NIC υπολογίζει το FCS (ακολουθία ελέγχου πλαισίου), η οποία είναι ένα έλεγχο που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση σφαλμάτων στο άκρο λήψης.

2. Έλεγχος πρόσβασης πολυμέσων (MAC):

* Carrier Sense Πολλαπλή πρόσβαση με ανίχνευση σύγκρουσης (CSMA/CD) (Ethernet): Για τα δίκτυα Ethernet, το NIC ακούει τα μέσα δικτύου (καλώδιο) πριν από τη μετάδοση. Εάν τα μέσα είναι απασχολημένα (μια άλλη συσκευή μεταδίδει), περιμένει. Εάν το μέσο είναι αδρανές, μεταδίδει. Εάν εμφανιστεί σύγκρουση (δύο συσκευές μεταδίδουν ταυτόχρονα), το NIC την ανιχνεύει και χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο backoff (π.χ. εκθετική backoff) για να επαναλάβει τη μετάδοση μετά από τυχαία καθυστέρηση.

* Άλλες μέθοδοι MAC: Άλλες τεχνολογίες LAN χρησιμοποιούν διαφορετικές μεθόδους MAC. Για παράδειγμα, ο δακτύλιος Token χρησιμοποιεί έναν μηχανισμό διέλευσης συμβολαίου για τον έλεγχο της πρόσβασης στο δίκτυο.

3. Φυσική κωδικοποίηση:

* Μετατροπή σήματος: Το NIC μετατρέπει τα δεδομένα ψηφιακού πλαισίου στα κατάλληλα ηλεκτρικά ή οπτικά σήματα για μετάδοση μέσω του φυσικού μέσου (π.χ. καλώδια χαλκού στριμμένα ζεύγη, καλώδια οπτικών ινών). Αυτό περιλαμβάνει την κωδικοποίηση των bits δεδομένων σε μια κατάλληλη μορφή (π.χ. κωδικοποίηση του Μάντσεστερ).

4. μετάδοση:

* Αποστολή του πλαισίου: Το NIC μεταδίδει τα κωδικοποιημένα σήματα στο καλώδιο δικτύου.

Υποδοχή:

1. λήψη σήματος:

* Σήματα λήψης: Το NIC λαμβάνει ηλεκτρικά ή οπτικά σήματα από το καλώδιο δικτύου.

2. Φυσική αποκωδικοποίηση:

* Μετατροπή σήματος: Το NIC μετατρέπει τα ληφθέντα σήματα πίσω σε ψηφιακά δεδομένα.

3. Αναγνώριση πλαισίου:

* Φιλτράρισμα διευθύνσεων MAC: Το NIC ελέγχει τη διεύθυνση MAC προορισμού στην κεφαλίδα του ληφθέντος πλαισίου. Εάν η διεύθυνση MAC προορισμού ταιριάζει με τη δική της διεύθυνση MAC ή είναι μια διεύθυνση εκπομπής/multicast, το NIC επεξεργάζεται το πλαίσιο. Διαφορετικά, απορρίπτει το πλαίσιο.

4. Ανίχνευση σφαλμάτων:

* Επαλήθευση αθροίσματος: Το NIC υπολογίζει εκ νέου το FCS και το συγκρίνει με τα FCs που έλαβε στο τρέιλερ του πλαισίου. Εάν υπάρχει αναντιστοιχία, υποδεικνύει ένα σφάλμα και το πλαίσιο μπορεί να απορριφθεί (ή μια αναμετάδοση που ζητείται ανάλογα με το πρωτόκολλο).

5.

* Αφαίρεση κεφαλίδας/ρυμουλκούμενο: Το NIC αφαιρεί την κεφαλίδα και το ρυμουλκούμενο από το ληφθέν πλαίσιο, εξάγοντας το αρχικό πακέτο δεδομένων.

6. Παράδοση δεδομένων:

* Περάστε τα δεδομένα μέχρι τη στοίβα: Το NIC περνάει το πακέτο δεδομένων που έχει εκχυλιστεί στα υψηλότερα στρώματα της στοίβας δικτύου (συνήθως το στρώμα δικτύου) για περαιτέρω επεξεργασία και παράδοση στην κατάλληλη εφαρμογή.

Άλλες εκτιμήσεις:

* Διακοπές: Το NIC χρησιμοποιεί τυπικά διακοπές για να σηματοδοτήσει την CPU όταν έχει ληφθεί ένα πλαίσιο ή όταν ολοκληρωθεί η μετάδοση.

* buffering: Το NIC έχει προσωρινά αποθηκεύματα για την αποθήκευση εισερχόμενων και εξερχόμενων πλαισίων.

* Λογισμικό προγράμματος οδήγησης: Το NIC βασίζεται στο λογισμικό οδηγού στο λειτουργικό σύστημα για να διαχειριστεί τις λειτουργίες του και να αλληλεπιδράσει με την υπόλοιπη στοίβα δικτύου.

* Διαχείριση δικτύου: Το NIC μπορεί να υποστηρίξει διάφορες λειτουργίες διαχείρισης δικτύου, όπως η παρακολούθηση της κατάστασης σύνδεσης και η συλλογή στατιστικών στοιχείων.

Αυτή είναι μια ολοκληρωμένη επισκόπηση. Οι συγκεκριμένες λεπτομέρειες μπορεί να ποικίλουν ελαφρώς ανάλογα με τον τύπο της τεχνολογίας LAN και τις δυνατότητες του NIC.