อะแดปเตอร์เครือข่ายอ่านบิตขาเข้าในสตรีมเดียวหรือไม่

เมื่ออะแดปเตอร์เครือข่าย Gigabit กำลังรับข้อมูลจะรับบิตได้อย่างไร มันเห็นมันทั้งหมดในหนึ่งกระแสของ 0 และ 1 หรือไม่? หรือมีกระแสข้อมูลจำนวนมากของ 0 และ 1 เข้ามาในเวลาเดียวกันได้หรือไม่

ตัวอย่างเช่น ... สมมติว่ามีสองอุปกรณ์ส่งและอุปกรณ์รับหนึ่ง

อุปกรณ์ 1 และ 2 เริ่มส่งข้อมูลเครือข่ายไปยังอุปกรณ์ 3 ในเวลาเดียวกัน

ข้อสันนิษฐานของฉันคือจากมุมมองของอะแดปเตอร์เครือข่ายของอุปกรณ์ 3 ทุก 0 และ 1 กำลังเจอในสตรีมข้อมูลเดียว สามารถคิดได้ว่าข้อมูลคืออะไรจากอุปกรณ์ 1 หรือ 2 แต่ข้อมูลยังคงเป็นเพียงกระแสข้อมูลหนึ่งล้านล้านบิต

ฉันผิดทั้งหมดหรือเปล่า :)

มันขึ้นอยู่กับ.

ในขณะที่ Ethernet PHY จำนวนมากส่งข้อมูลในแบบอนุกรมล้วนๆ (เช่น 100BASE-TX, 1000BASE-SX, 10GBASE-SR) บางคนแยกสตรีมข้อมูลออกเป็นหลายช่องทางที่ส่งแบบขนาน

โดยทั่วไปแล้ว 1000BASE-T ตัวแปรแบบกิกะบิตมากกว่าทองแดงจะแยกสตรีมข้อมูลที่เข้ารหัสออกเป็นสี่เลนและส่งสัญญาณแยกกันในหนึ่งในสี่คู่บิดเกลียวในสายเคเบิล Cat-5 ตัวแปรคู่บิดคู่ทั้งหมดจากกิกะบิตขึ้นไปใช้เลนทั้งสี่นี้

ไฟเบอร์ PHY ความเร็วสูง (10G +) บางรุ่นยังใช้เลนหลายเลนมากกว่าสิบหกไฟเบอร์ (ด้วยโหมดมัลติโหมดและระยะสั้น) หรือความยาวคลื่น (พร้อมไฟเบอร์โหมดเดี่ยวและระยะไกล)

อย่างไรก็ตามทุกอย่างจะถูกส่งในเฟรมที่แต่ละตัววิ่งจากแหล่งเดียวไปยังปลายทางเดียว เฟรมโดยทั่วไปเป็นอะตอมเช่น พวกเขามักจะส่งเป็นชิ้นเดียว แต่ละเฟรมจะถ่ายโอนข้อมูลจากการเชื่อมต่อ / แอพพลิเคชั่นเฉพาะ ส่วนหัวของมันประกอบด้วยแหล่งที่มาและที่อยู่ปลายทางเพื่อให้สามารถหาทางผ่านเครือข่าย

เมื่อเครือข่ายได้รับสองเฟรมจากแหล่งที่แตกต่างกันสำหรับพอร์ตปลายทางเดียวกันในเวลาเดียวกันหนึ่งในเฟรมต้องรอคิวจนกระทั่งสวิตช์พอร์ตไปยังปลายทางเสร็จสิ้นการส่งเฟรมแรก

นี่ถือว่าแหล่งที่มาและปลายทางทำงานด้วยความเร็วเท่ากันซึ่งไม่จำเป็นต้องเป็นจริง คุณสามารถมีไฟล์เซิร์ฟเวอร์เชื่อมต่อกันด้วยลิงค์ 1 Gbit / s และไคลเอนต์สิบคนแต่ละคนส่งความเร็วเต็มที่บนลิงค์ 100 Mbit / s โดยไม่ต้องรอคิว (สำคัญ) สิ่งนี้มาใกล้กับคำแนะนำ "หลายสตรีม" ของคุณเฉพาะสตรีมเหล่านี้จะถูกแทรกในระดับเฟรมไม่ใช่ระดับบิต

อัตราบนพอร์ตเครือข่ายสามารถเป็นหลายพันหรือหลายล้านเฟรมในหนึ่งวินาทีดังนั้นจากมุมมองของมนุษย์มันเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกแยะกระแสข้อมูลหลาย ๆ อัน - ดูเหมือนว่า 'พร้อมกัน'

ตอนนี้เราไม่สนใจส่วนกิกะบิตและมุ่งเน้นไปที่ส่วน "2 อุปกรณ์กำลังส่งในเวลาเดียวกัน" สักหน่อย

บนสื่อที่ใช้ร่วมกันสิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้จริงและเป็นปัญหา การส่งสัญญาณไร้สายส่วนใหญ่เป็นสื่อที่ใช้ร่วมกันและอีเธอร์เน็ตเคยเป็นมาก่อนในอดีต

• 10base2 (เกลี้ยกล่อม) ใช้สิ่งที่มีสายเคเบิลเส้นเดียวมากกว่าหรือน้อยกว่าทุกเส้น เห็นได้ชัดว่าสถานีสองสถานี (หรือมากกว่า) สามารถส่งสัญญาณได้ในเวลาเดียวกัน
• 10baseTและ100baseT (อิงคู่บิด) โดยมีฮับ (แทนที่จะเป็นสวิตช์) ก็หมายความว่าสถานีสอง (หรือมากกว่า) สามารถส่งสัญญาณได้ในเวลาเดียวกันเนื่องจากสัญญาณที่ได้รับจากอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อนั้นถูกทำซ้ำกับอุปกรณ์อื่นทั้งหมด

ทีนี้หากมีการส่งอุปกรณ์สองเครื่องในเวลาเดียวกันสองสิ่งสามารถเกิดขึ้นได้:

• คุณใช้รูปแบบมัลติเพล็กซิ่ง (การแบ่งเวลาการแบ่งความถี่ ... ) ที่อนุญาตให้แยก "แชแนล" เพื่อให้สามารถฟังแชนเนลที่เฉพาะเจาะจงและไม่รบกวนผู้อื่น สิ่งนี้ใช้มากสำหรับการส่งสัญญาณไร้สายซึ่งน้อยกว่ามากสำหรับการส่งสัญญาณผ่านสาย (WDM / DWDM บนเส้นใยเป็นข้อยกเว้นหนึ่งข้อ)

• หรือหากมีการส่งอุปกรณ์สองเครื่องขึ้นไปในเวลาเดียวกันบนช่องสัญญาณเดียวกันคุณจะได้รับสิ่งที่เรียกว่าการชน : เช่นเมื่อมีคนสองคนกำลังพูดในเวลาเดียวกันคุณไม่สามารถเข้าใจสิ่งที่บอกว่ารับอุปกรณ์ไม่ได้ สามารถถอดรหัสข้อมูลที่ส่งมาจากอุปกรณ์ใด ๆ (หรือบ่อยกว่านั้นพวกเขาสามารถถอดรหัสได้ แต่มันไม่มีเหตุผลและจะไม่ผ่านการตรวจสอบ CRC)

นี่คือที่มาของแผนการเช่นCSMA-CD (การเข้าถึงหลายผู้ให้บริการ - Sense, การตรวจจับการชนกัน) มาใน:

• ก่อนที่จะพยายามส่งอุปกรณ์จะตรวจสอบว่ามีคนอื่นกำลังส่ง (ความรู้สึกของผู้ให้บริการ)
• หากช่องสัญญาณฟรีช่องก็จะเริ่มส่งสัญญาณ
• แต่ถึงอย่างนั้นอุปกรณ์สองตัวก็สามารถเริ่มต้นได้ในเวลาเดียวกันดังนั้นคุณยังสามารถชนกันได้
• เพื่อหลีกเลี่ยงการเสียเวลามากเกินไปในช่องอุปกรณ์จะตรวจจับการชน (โดยการเปรียบเทียบสิ่งที่พวกเขาส่งกับสิ่งที่พวกเขาได้รับ: ถ้ามันไม่ตรงกันนั่นหมายความว่ามีคนอื่นกำลังส่งในเวลาเดียวกัน) ยกเลิกการส่งสัญญาณ และลองอีกครั้งหลังจากการหน่วงเวลาแบบสุ่ม (เพื่อพยายามหลีกเลี่ยงการชนใหม่)

นี่เป็นเรื่องสนุกและบนเครือข่ายที่โหลดเบามันทำงานได้ค่อนข้างดี แต่ทันทีที่การรับส่งข้อมูลมีความสำคัญคุณจะต้องเจอกับการชนมากมายซึ่งจะเพิ่มการใช้สื่อที่ใช้ร่วมกันซึ่งจะส่งผลให้เกิดการชนมากขึ้น ดังนั้นมันจึงแย่ไปหน่อย

คำตอบนี้ได้รับการเปลี่ยนไปใช้แบบ full-duplex switched เครือข่าย ฮับเพียงแค่ทำซ้ำสัญญาณโดยไม่ต้องคิด ในทางกลับกันรับเฟรมจริง ๆ แล้วส่งไปที่ลิงค์ปลายทาง (โบนัสเพิ่มเติม: เฟรมจะไม่ส่งให้ทุกคนเพียงแค่ไปที่ปลายทางในกรณีส่วนใหญ่)

หากอุปกรณ์สองเครื่องส่งไปยังอุปกรณ์ปลายทางเดียวกันสวิตช์จะจัดคิวหนึ่งในเฟรมดังนั้นเฟรมทั้งสองที่ถูกส่งในเวลาเดียวกันจะมาถึงหนึ่งเฟรมหลังจากนั้นอีกหนึ่งที่ปลายทาง

ยิ่งไปกว่านั้นในระดับกายภาพมันเป็นไปได้ที่จะมีการแลกเปลี่ยนข้อมูลกับหลายคู่หรือแม้กระทั่งสายเคเบิลหลายขนาน ไม่ว่าจะทำในระดับบิตหรือเฟรมทั้งหมดจะถูกส่งในแต่ละคู่ / สายขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่ใช้ แต่ฉันคิดว่านั่นไม่ใช่คำถามของคุณ

กรณีนี้เป็นกรณีที่ซับซ้อน

เกี่ยวกับ 1,000baseT

ครั้งแรก: เมื่อเราพูดโดยทั่วไปว่าอุปกรณ์สองเครื่องกำลังส่งสัญญาณในเวลาเดียวกันโดยปกติพวกเขาจะไม่ส่งบิตในเวลาเดียวกันบนสื่อเดียวกัน หากพวกเขาทำเช่นนั้นจะมีการชนกันและอุปกรณ์การฟังทั้งหมดจะทำสิ่งนี้ออกมา (ในที่สุดก็ผ่านการตรวจจับการชนกันของรูปแบบต่างๆ) ดังนั้นอุปกรณ์ที่ส่งสัญญาณสองเครื่องจะสามารถเข้าถึงสื่อในช่วงเวลาที่แตกต่างกันเล็กน้อย แต่ใน 1,000baseT มีเพียงสองอุปกรณ์ในชุดของคู่ โดยปกติอุปกรณ์หนึ่งตัวจะเป็นสวิตช์และอีกตัวเป็นโฮสต์

ประการที่สอง 1000baseT ส่งบิตข้อมูลสองครั้งในหนึ่งคู่เข้ารหัสในวิธีที่ซับซ้อนที่ระดับแรงดันไฟฟ้าห้าระดับ ดังนั้นจึงเป็นชุดของเลขฐาน 4 บนสายไม่ใช่ชุดของเลขฐานสอง

ประการที่สาม 1,000baseT สามารถส่งสัญญาณได้ทั้งสองทิศทางพร้อมกันในคู่เดียวกัน มันสามารถแยกสัญญาณขาออกจากสัญญาณขาเข้าด้วยวงจรที่เรียกว่าไฮบริด

กิกะบิตอีเธอร์เน็ตผ่านสื่ออื่น ๆ ทำงานต่างกัน ความเร็วช้าลงเช่น 10baseT และ 100baseT มีรูปแบบที่เรียบง่าย 10baseT บนฮับมีการชนจริง สวิตช์ที่มากกว่าปกติจะถูกจัดระเบียบโดยสวิตช์เพื่อให้เฟรมที่ส่งออกถูกจัดคิว ถ้าเพล็กซ์เต็มรูปแบบจะไม่มีการชนกันเลย

สมมติว่าลิงก์อีเทอร์เน็ตแบบใช้สายทั้งหมดอยู่ที่นี่

เมื่อสองอุปกรณ์ในการส่งกลุ่มเครือข่ายเดียวกันในเวลาเดียวกันไม่ว่าผู้ที่พวกเขาส่งไปยังที่ที่เรียกว่าการปะทะกัน ข้อความจะไม่ผ่านเมื่อเกิดการชน โชคดีที่ผู้ส่งมีความสามารถในการตรวจสอบการชน เมื่อเกิดขึ้นผู้ส่งแต่ละคนจะเลือกเวลาสุ่ม (เศษส่วนเล็ก ๆ ของวินาที) เพื่อรอและลองอีกครั้งและทำซ้ำขั้นตอนจนกว่าผู้ส่งคนเดียวจะเปิดใช้งาน

แต่สิ่งนี้ไม่เคยเกิดขึ้นอีกต่อไป

แต่ในปัจจุบันการเชื่อมต่อผ่านสายส่วนใหญ่จะทำผ่านเครือข่ายที่มีการสลับซึ่งแต่ละอุปกรณ์ (ทั้งผู้ส่งและผู้รับ) จะเชื่อมต่อกับพอร์ตแยกต่างหากของตัวเองบนสวิตช์ ข้อมูลถูกแบ่งออกเป็นแพ็กเก็ต (จริง ๆ : เฟรม ) และสวิตช์จะตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีเพียงหนึ่งแพ็คเก็ตที่ใช้งานบนแต่ละพอร์ตในแต่ละครั้ง หากลิงค์ไม่ว่างสวิตช์จะจัดเก็บและส่งต่อเฟรมอื่นไปยังตัวรับเมื่อลิงก์นั้นพร้อมใช้งานอีกครั้ง

ด้วยรูปแบบนี้วิธีเดียวที่จะมีการชนคือเมื่อมีมากกว่าหนึ่งอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับสวิตช์หรืออุปกรณ์อื่น ๆ ผ่านฮับที่ไม่ได้ทำการสลับ (พอร์ตในบางรุ่นของบ้านเราเตอร์ไร้สาย การเชื่อมโยงระหว่างสวิทช์และอุปกรณ์ที่ทำงานในโหมดครึ่งเพล็กซ์

สิ่งที่เราจัดการกับแทนคือความแออัด เราอาจไม่มีการชนกัน แต่โฮสต์ยอดนิยมบนเครือข่ายอาจมีอุปกรณ์ที่ต้องการส่งข้อมูลและแพ็กเก็ตมากกว่าลิงก์ที่จะรองรับเช่นบัฟเฟอร์จะเต็ม แต่นั่นเป็นปัญหาอื่นทั้งหมด

ฉันคิดว่าคุณต้องเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับการทำงานของอีเธอร์เน็ต ตัวอย่างเช่นโฮสต์ที่ส่งจะส่งคำนำของตัวสำรองและศูนย์เพื่อรับความสนใจของโฮสต์ที่รับ เมื่อโฮสต์ที่ได้รับเห็นสองรายการติดกันจะรู้ว่าเฟรมนั้นอยู่ถัดไป เมื่อเฟรมถูกส่งแล้วจะต้องมีความเงียบในบรรทัดสำหรับ 96 บิตก่อนที่จะส่งเฟรมอื่น

มาตรฐานอีเธอร์เน็ตที่ต่างกันจะใช้การเข้ารหัสที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น 100Base-T ใช้ 4B5B ที่ส่งห้าบิตสำหรับทุก ๆ สี่บิตของข้อมูล

(สำหรับคำถามนี้ฉันถือว่าเครือข่ายที่ใช้ร่วมกันของ Hub)

อะแดปเตอร์เครือข่ายอ่านบิตขาเข้าในสตรีมเดียวหรือไม่

ใช่. ไม่คำนึงถึงการใช้งาน PHY เป็นอินพุตสตรีมเดียว การสื่อสารจากหลายอุปกรณ์ไม่สามารถประสบความสำเร็จมาถึงที่ NIC เดียว (MAC Address) ในเวลาเดียวกัน

ข้อสันนิษฐานของฉันคือจากมุมมองของอะแดปเตอร์เครือข่ายของอุปกรณ์ 3 ทุก 0 และ 1 จะเจอในสตรีมข้อมูลเดียว "

"สตรีมเดียว" ใช่ แต่ในตัวอย่างอุปกรณ์สองเครื่องที่ส่งพร้อมกันจะไม่มีสตรีมข้อมูลมาประมวลผลเพิ่มเติม "frames" ของ 1s และ 0s จะชนกัน

สามารถคิดได้ว่าข้อมูลคืออะไรจากอุปกรณ์ 1 หรือ 2 แต่ข้อมูลยังคงเป็นเพียงกระแสข้อมูลหนึ่งล้านล้านบิต

ไม่สามารถทำได้ เมื่อสัญญาณรวมการชนกันถูกตรวจจับและเฟรมถูกยกเลิก

ฉันผิดทั้งหมดหรือเปล่า

ชื่อคำถามของคุณเป็นข้อความที่ถูกต้อง แต่การสนทนาใน Q โพสต์ของคุณเป็นการบอกใบ้ว่าความเข้าใจและสมมติฐานของคุณผิด

ต่อไป

• โดยไม่คำนึงถึงชนิดของ "อะแดปเตอร์เครือข่าย" พวกเขาจะได้รับกระแสข้อมูลบิตเดียว
• วิธีการทางกายภาพสำหรับการส่งสัญญาณอาจมีหลายสตรีมย่อยของข้อมูล แต่สตรีมย่อยเหล่านั้นและการประมวลผลทางกายภาพดังกล่าวไม่ถือเป็น "อะแดปเตอร์เครือข่าย" กระแสย่อยเหล่านั้นเป็นรหัสที่พวกเขาจะต้องรวมกันเพื่อให้ความรู้สึก; และ substreams เหล่านั้นต้องมาจากแหล่งเดียว
• หากคุณไม่แน่ใจเกี่ยวกับคำตอบนี้ (และคำตอบอื่น ๆ ที่นี่) คุณจำเป็นต้องเรียนรู้พื้นฐานของเครือข่ายแพ็คเก็ตอีเธอร์เน็ต / IP แบบสวิตช์