Формат кадра: Что такое Формат кадра | Иди, и снимай!
WI-FI формат кадра — типы кадров в Вай Фай
В этой статье рассмотрим формат кадра Wi-Fi. В предыдущих статьях рассмотрели «Что такое wi-fi» и «Wi-Fi сервисы«.
Место Wi-Fi в модели OSI
Wi-Fi так же как и Ethernet работает на физическом и канальном уровне. Причем на канальном уровне wi-fi использует два разных формата кадра на подуровне LLC и подуровне MAC. На подуровни LLC формат кадра такой же, как и в Ethernet, а на подуровне MAC, формат кадра отличается. При реальной передачи данных по беспроводной среде используется именно формат кадра уровня MAC 802.11, а преобразование в формат LLC выполняется автоматически при получении, либо оборудованием, либо драйвером.
Формат кадра Wi—Fi уровня MACРассмотрим, как выглядит формат кадра wi-fi стандарта 802.11 уровня MAC. Он устроен гораздо сложнее, чем формат кадра Ethernet, самое заметное отличие это то, что в wi-fi используется четыре адреса, а не два, как в Ethernet.
Почему wi-fi сделана именно так?
На предыдущих лекциях мы рассматривали, что чаще всего wi-fi используется в так называемом инфраструктурном режиме. Данные из беспроводной сети передаются в проводную сеть, для последующей передачи в Internet или какой-нибудь другой интересной для нас сети.
В инфраструктурном режиме, чаще всего при передаче данных у нас используются три устройства. Первое это компьютер, который передает данные по беспроводной среде. Второй точка доступа, и третье — это устройство в проводной среде, которое обеспечивает подключение к Internet.
В wi-fi адреса называются следующим образом:
- DA — Destination addres — адрес получателя;
- SA — Source address — адрес отправителя, назначении такое же как и в Ethernet.
- RA — Receiver address — используется, чтобы указать устройства, которые принимают данные из беспроводной среды;
- TA — Transmitter address — используется, чтобы указать устройства, которые передают данные в эту среду.
Рассмотрим, какие адреса устанавливаются в заголовке wi-fi при различных вариантах передачи кадров.
Передача кадра в распределительную системуНачнем с передачи кадра от нашего компьютера в проводную среду и затем в Интернет. Проводная сеть к которой подключается наша сеть wi-fi называется распределительная система.
Кадр передается от нашего компьютера к проводному маршрутизатору, который затем передает его в Интернет.
- В этом случае в первом поле адреса указывается mac-адрес точки доступа Receiver Address (RA), адрес устройства которое принимает наш кадр из беспроводной среды.
- Во втором поле адреса указывается mac-адрес компьютера, в этом случае Transmitter Address и Sender address совпадают. Отправитель сам передает данные в беспроводную среду.
- И третье поле Destination Address адрес получателя mac-адрес проводного устройства, который передает наши данные в Интернет.
Когда кадр передается в обратном направлении от проводного устройства через точку доступа к нашему компьютеру, в качестве первого адреса указывается mac-адрес нашего компьютера.
У нас снова совпадение mac-адрес нашего компьютера используются как адрес получателя destination address, и как адрес устройства, который принимает данные из беспроводной среды Receiver address. Во втором поле указывается mac-адрес точки доступа Transmitter address, и в третьем поле адрес отправителя mac-адрес маршрутизатора.
Если сеть работает одноранговом режиме, компьютеры передают данные друг другу. В этом случае адрес получателя всегда совпадает с адресом приемного устройства, а адрес отправителя с адресом передающего устройства. И эти адреса указываются в первом и во втором адресе. В третьем адресе указываются идентификатор одноранговой сети, который генерируются автоматически.
Беспроводной мостЧетыре адреса в заголовке wi-fi кадра используется очень редко, в ситуации которая называется беспроводной мост. У нас есть два проводных компьютера, которые передают данные друг другу, причем передают они данные через беспроводную сеть, которая объединяет две проводных сети.
Адрес проводного компьютера отправителя указывается в четвертом поле адреса, адрес проводного компьютера получателя в третьем поле. Точки доступа отправителя во втором поле, и точки доступа получателям в первом поле адреса.
После четвертого поля адреса, который не является обязательным идет поле тело кадра, еще одно отличие wi-fi от Ethernet максимальный размер поля данных 2304 байта. В Ethernet максимальный размер данных 1500 байт.
После поля данных идет контрольная сумма, назначение и формат у которой точно такой же как в Ethernet, и если при проверке контрольной суммы произошла ошибка, такой кадр отбрасывается.
Поле длительность используется совместно с управляющими кадрами, например, кадрами из протокола доступа к среде MACA, и в этом поле указывается на какое время зарезервирован канал передачи данных wi-fi. Пока это время не закончилось компьютер, может пользоваться каналам wi-fi не опасаясь, что возникнет коллизия.
А теперь давайте более подробно рассмотрим поле управления — кадр. Оно состоит из большого количества маленьких полей. Первое поле — версия протокола. Сейчас используется версия протокола 0, остальные значения зарезервированы для будущего использования. Затем идут два поля тип и подтип кадра.
Типы кадров в wi—fiВ отличии от Ethernet, где есть только кадры данных, в wi-fi используется три типа кадров:
- Первый это кадры данных такие же как в Ethernet.
- Второй это кадры контроля, служебные кадры, которые необходимы для обеспечения работы wi-fi. Это например подтверждение успешной передачи кадра — ACK, или кадры RTS и CTS, которые используются в протоколе доступа к среде MACA.
- Третий тип кадров это кадры управления они используются для реализации различных сервисов wi-fi таких например, как подключение к точке доступа wi-fi или аутентификация.
Затем идут два флага которые указывают направления передачи кадра To DS к распределительной системе (to distribution system), от беспроводного компьютера к проводной распределительной системе. Или наоборот, от проводной среды через точку доступа к беспроводному компьютеру From DS (from distribution system).
Передача кадровВ прошлых статьях, мы уже рассматривали такую особенность беспроводной среды, как частое возникновение ошибок. Однако, что делать, если ошибки в беспроводной среде случаются особенно часто? Например, одна ошибка на каждую 1000 байт, можно ли в таком случае передавать данные? Ведь размер данных в кадре wi-fi 2000 байт и даже размер данных в кадре Ethernet 1500 байт, то есть при передаче каждого кадра у нас скорее всего произойдет ошибка.
В такой ситуации передавать кадры можно, для этого их нужно разбивать на отдельные части фрагменты в нашем случае каждый фрагмент должен быть меньше чем 1000 байт.
Недостатком является то, что скорость передачи данных в этом случае снизится.
Технология разделения одного кадра на несколько небольших фрагментов для отдельной передачи называются фрагментация. В wi-fi для фрагментации используется два поля заголовка, первое поле это флаг More Fragments, и второе поле это управление очередностью, оно в свою очередь состоит из двух под полей. Первое это номер последовательности или Sequence Number, содержит номер кадра, который разбивается на отдельные небольшие фрагменты. Для всех фрагментов одного и того же кадра, номер последовательности будет одинаковый. И второе подполе это номер фрагмента или Fragment Number.
Фрагментация в Wi—FiРассмотрим, как эти поля заголовка кадра wi-fi используются при фрагментации. Предположим что у нас есть кадр размером 1500 байт, но мы его не можем передать целиком, а вынуждены разбить на три отдельные части по 500 байт, что происходит в этом случае?
Передается три отдельных кадра в поле, номер последовательности, у них у всех будет одинаковое значение, в примере 39 876.
Принимающая сторона поймет, что получает три фрагмента одного и того же кадра. Флаг More Flagments (MF) говорит о том, что будут еще фрагменты, этот флаг установлен при передаче первого фрагмента, второго фрагмента, а при передаче третьего фрагмента, флаг установлен в ноль. Это означает, что пришел последний фрагмент из большого кадра, и больше фрагментов не будет. И номер фрагмента говорит о том, в какой последовательности нужно собирать фрагменты в один большой кадр. Сначала нужно взять фрагмент с номером 1, потом фрагмент с номером 2 и затем фрагмент с номером 3.
Флаг поворотной передачи кадра
Продолжаем рассматривать поле управления кадром! Следующий флаг RT говорит о том, что происходит повторная отправка кадра. Повторная отправка выполняется, если отправитель не получил подтверждение передачи кадра, однако может сложиться такая ситуация, что получатель отправил подтверждение, но это подтверждение не дошло до отправителя, в этом случае отправитель передает заново тот же самый кадр, и устанавливает флаг RT.
Получатель принимает этот кадр, видит, что установлены флаг RT понимает, что он уже раньше получал такой кадр, ему снова необходимо отправить подтверждение.
Следующие два поля используются для управления питанием.
Управление питаниемWi-fi сейчас часто используются в мобильных устройствах, а для этих устройств очень важно экономить энергию, чтобы заряда батареи хватило, как можно дольше. Нам всем не нравится когда батареи смартфона не хватает даже на один день работы.
Технология экономии питания wi-fi описано в стандарте IEEE 802.11 PSM.
- Станция wi-fi может работать в двух режимах, в активном и спящем. В активном режиме станция передает и принимает кадры в любое время.
- Однако в спящем режиме происходит отключение питания и станция не может передавать и принимать кадр.
- Станция, сообщает точке доступа, что она собирается переключиться в спящий режим, поэтому точка доступа не пытаются передать полученные данные станции.
- После того как наша станция проснулась, она подключается к точке доступа и спрашивает, есть ли у точки доступа кадр для станции. И если такие кадры есть, то они передаются из буфера точки доступа на станцию.
- После этого станция снова переходит в спящий режим, и точка доступа записывает кадры в буфер.
- При этом если станция хочет что-то передать сама, то она в любое время может перейти в активный режим, и передать кадр.
В заголовке wi-fi для управления питанием, используются два поля: флаг Power Mgmt используется станцией для того, чтобы сообщить точке доступа, что станция использует управление питанием, и работает в спящем режиме.
Следующий флаг MD устанавливается точкой доступа, при передачи кадра станции, которая работает в режиме сохранения питания. При получении кадра в котором установлен этот флаг, станция узнает, что у точки доступа есть еще кадры, и запрашивает эти кадры у точки доступа.
Флаг Protection Frame — защита кадра, применяется для того чтобы указать используется шифрование данных или нет.
Последний флаг Order — порядок, говорит о том, сохраняется ли порядок передачи сообщений, или нет. На практике в wi-fi, кадры всегда принимаются в том же порядке, в котором они отправляются.
ИтогиМы рассмотрели формат кадра wi-fi IEEE 802.11, которые используются в wi-fi на уровне MAC при передачу кадров по беспроводной среде. На уровне LLC происходит автоматическое преобразование в формат кадра Ethernet.
В отличие от Ethernet в кадре wi-fi используются четыре mac-адреса. Адрес отправителя и адрес получателя, а также адрес станции которая передает данные в беспроводную среду, и адрес станции, которые получают данные из беспроводной среды.
В Wi-fi есть кадры трех типов, кадр передачи данных, как в Ethernet, кадр контроля и кадры управления, которое используется для реализации сервисов wi-fi.
Не использую формат кадра 2х3: объясняю, почему
29.
02.2020 19:20
Задумывались ли вы о влиянии формата кадра на композицию? Думаю, что нет. Мы начинаем изучение композиции с правила третей, но при этом забываем об основе основ — формате кадра.⠀
Чаще всего эта тема проходит стороной — большинство из нас снимает на цифровые зеркальные камеры, выдающие кадры с соотношением сторон 2х3, и оставляют его неизменным даже после ретуши.
Я считаю, что к формату кадра надо подходить обдуманно и не оставлять его по умолчанию 2х3. Выбор формата зависит от того, что мы снимаем, потому что он формирует пропорции изображаемого пространства и помогает строить композицию.
Например, для портрета подходят форматы 3х4, 4х4 и 4х5 и не подходит 2х3, потому что в вертикальной ориентации (в ней мы снимаем портреты в большинстве случаев) этот формат слишком вытянутый, в нем тяжело строить композицию. Это приводит к искажению пропорций лица и тела, тогда как форматы 3х4, 4х5 и 4х4 пропорций не искажают.
В пейзажах горизонтальной ориентации формат 3х2 возможен, но я опять же предпочитаю 5х4 или 16х9, эти пропорции моему глазу кажутся намного более гармоничными.
Почему я почти никогда не выбираю формат 2х3? Для печати в журналах его не берут, для печати на фотобумаге он тоже не слишком подходит (по бокам остаются белые рамки) Я не люблю портреты в этом формате — он сильно искажает пропорции и не дает хорошо скомпоновать кадр. Предпочитаю форматы 4х5 и 4х4.
В блогах вертикальный формат 2х3 растягивает ленту, инстаграм просто не дает публиковать кадры такого формата, требуя от пользователя кадрирования — соцсети сами подталкивают нас к гармоничным решениям при кадрировании.
А вы задумывались о формате своих кадров? Какой формат — ваш фаворит и почему?
Еще приглашаю вас на свой большой АВТОРСКИЙ КУРС ПО ФОТОГРАФИИ, где я делюсь всеми секретами своего мастерства, которые кропотливо собираю вот уже почти 10 лет! Кроме того, рекомендую посмотреть вебинар про идеальный цвет без фотошопа и узнать все об объективах Гелиос от А до Я.
⠀
Поделиться ссылкой на этот пост:
Читайте также:
13 советов начинающему фотографу
Лиз Гилберт «Большое волшебство»: советую прочитать всем творческим
Ретушь была всегда: с самого зарождения фотографии
Формат кадра Ethernet — javatpoint
следующий → ← предыдущая Стандарт IEEE 802.3 определяет основной формат кадра, необходимый для всех реализаций MAC. Однако основные функциональные возможности протокола расширяются несколькими необязательными формами. Преамбула и SFD, которые работают на физическом уровне, начинают кадр Ethernet. Полезная нагрузка пакета следует за заголовком Ethernet, который включает MAC-адреса источника и получателя. CRC, последнее поле, используется для поиска ошибок. Давайте теперь рассмотрим каждый раздел основного формата кадра.
Примечание. Размер кадра Ethernet IEEE 802.3 варьируется от 64 до 1518 байт, включая длину данных (от 46 до 1500 байт),Полная иллюстрация кадра расширенного Ethernet (кадра Ethernet II): Ниже приводится подробное объяснение базового формата кадра IEEE 802.3. Давайте посмотрим на расширенный заголовок кадра Ethernet, который позволяет полезную нагрузку даже более 1500 байт. DA [MAC-адрес назначения]: 6 байт SA [MAC-адрес источника]: 6 байт Тип [0x8870 (Ethertype)]: 2 байта DSAP [Точка доступа к службе назначения 802.2]: 1 байт SSAP [802.2 Точка доступа к исходной службе]: 1 байт Ctrl [Поле управления 802.2]: 1 байт Данные [Данные протокола]: > 46 байт FCS [Контрольная сумма кадра]: 4 байта Хотя в фрейме Ethernet II отсутствует поле длины, сетевой интерфейс знает длину фрейма, поскольку он принимает фрейм. Преимущества использования Ethernet:
Неисправности Ethernet:
Next TopicComputer Network AAA (аутентификация, авторизация и учет) ← предыдущая следующий → |
Если Интернет-протокол используется через Ethernet, здесь будут размещены как заголовок IP, так и данные. Максимально возможный фрагмент данных может иметь длину 1500 байт. Если длина данных меньше минимальной длины, равной 46 байтам, для компенсации разницы добавляются нули.
Доставка данных в течение определенного периода времени необходима для приложений реального времени. Из-за высокой вероятности коллизий Ethernet ненадежен. Доставка данных к месту назначения может быть задержана из-за увеличения количества коллизий.Для видео Присоединяйтесь к нашему каналу Youtube: Присоединяйтесь сейчас
Обратная связь
- Отправьте свой отзыв на [email protected]
Помогите другим, пожалуйста, поделитесь
Изучите последние учебные пособия
Подготовка
Современные технологии
Б.
Тех / МСА Формат/структура кадра Ethernet 802.3 » Примечания по электронике
Краткое изложение Ethernet, IEEE 802.3, формата или структуры кадра данных, а также того, как кадры данных Ethernet отправляются по локальным сетям, глобальным сетям и т. д.
Ethernet IEEE 802.3 В комплекте:
Введение в Ethernet
Стандарты
Структура кадра данных Ethernet
100 Мбит/с Fast Ethernet
Гигабитный Ethernet, 1GE
10-гигабитный Ethernet, 10GE
Однопарный Ethernet, SPE
Кабели Ethernet
Как купить кабели Ethernet
Маршрутизаторы, концентраторы, коммутаторы — отличия
Коммутатор Ethernet
Как купить лучший коммутатор Ethernet
Промышленный коммутатор Ethernet
Питание через Ethernet, PoE
Сплиттер Ethernet
Оператор Ethernet
Страница покупок продуктов Ethernet
Ethernet, IEEE 802.3 определяет форматы кадров или структуры кадров, которые разрабатываются на уровне MAC стека протоколов, чтобы обеспечить структурированную отправку данных по каналу Ethernet.
Кадры данных Ethernet позволяют отправлять данные в требуемое место назначения в локальной сети, глобальной сети или любой другой используемой системе. Они также позволяют идентифицировать источник обратных сообщений.
По сути, одна и та же структура кадра используется для различных вариантов Ethernet, хотя в структуру кадра внесены некоторые изменения для повышения производительности системы, если это необходимо.
Из-за высоких скоростей и разнообразия используемых носителей этот базовый формат иногда необходимо адаптировать для удовлетворения индивидуальных требований системы передачи, но это по-прежнему указывается в поправке/обновлении для данного варианта Ethernet.
Однако для большей части данных, отправляемых по локальным сетям, глобальным сетям и т. д., используются стандартные форматы кадров Ethernet.
Формат кадра данных Ethernet MAC
Уровень MAC или уровень управления доступом к среде представляет собой подуровень системы уровня канала передачи данных из взаимосвязей открытой системы, эталонной модели OSI для передачи данных.
Он управляет потоком и мультиплексированием для среды передачи и, таким образом, управляет передачей пакетов данных через удаленно совместно используемые каналы.
Формат кадра Ethernet создается на уровне MAC, который находится над физическим уровнем в модели OSI — физический уровень, управляющий физическим интерфейсом отправки и получения для канала передачи данных.
Базовый кадр Ethernet, используемый сегодня, называется кадром Ethernet типа II. Это формат кадра, разработанный элементами стека уровня 2, который затем передается на физический уровень уровня 1, чтобы поместить его в формат для отправки.
Формат уровня 2 состоит из основных элементов фрейма данных, но без некоторых заголовков, необходимых для фактической отправки общих данных.
Его формат можно увидеть на диаграмме ниже.
Базовый формат кадра уровня 2 EthernetФормат пакета полезной нагрузки Ethernet
Для отправки данных по каналу Ethernet, будь то в локальной сети, глобальной сети или другом канале передачи данных, необходимо добавить некоторые дополнительные элементы к базовому кадру данных MAC, чтобы данные могли быть переданы.
Дополнительные элементы относятся к синхронизации и подготовке приемника к приему кадра данных.
Базовый общий формат кадра EthernetБазовый кадр состоит из семи элементов, разделенных на три основные области: —
После самого фрейма данных Ethernet имеется межкадровый промежуток не менее 12 байтов данных. Это действует как разделитель, гарантирующий, что получатель знает, что кадр завершен, прежде чем будут отправлены какие-либо дальнейшие данные.
Полудуплексная передача
Полудуплекс — это сценарий, в котором возможна передача данных в обоих направлениях вдоль линии, но только в одном направлении за раз.
Полудуплекс менее эффективен, чем полный дуплекс, но упрощает систему с точки зрения аппаратного обеспечения и т. д. по сравнению с полным дуплексом, поскольку в каждый момент времени обрабатывается только одно направление передачи.
Этот метод доступа включает использование CSMA/CD и был разработан, чтобы позволить нескольким станциям совместно использовать одну и ту же транспортную среду без необходимости коммутации, сетевых контроллеров или назначенных временных интервалов.
Каждая станция может определить, когда она может передавать, и сеть является самоорганизующейся.
Протокол CSMA/CD, используемый для Ethernet и множества других приложений, делится на три категории.
- Carrier Sense Здесь каждая станция прослушивает сеть на наличие трафика и может определить, когда в сети нет сигнала.
- Множественный доступ Это аспект системы, когда станции могут сами определять, следует ли им передавать.
Обнаружение столкновения Несмотря на то, что станции могут обнаружить, что сеть свободна, существует вероятность того, что две станции начнут передачу практически одновременно.
Если это произойдет, два передаваемых набора данных столкнутся. Если это произойдет, то станции смогут обнаружить это и прекратят передачу. Затем они откладываются на случайное количество времени перед попыткой повторной передачи. Случайная задержка важна, поскольку она не позволяет двум станциям начать передачу вместе во второй раз.
Примечание: В соответствии с разделом 3.3 стандарта IEEE 802.3 каждый октет кадра Ethernet, за исключением FCS, передается младшим битом первым.
Полный дуплекс
Полный дуплекс — это схема, при которой передача разрешена в обоих направлениях одновременно, и это основная дуплексная схема, используемая для локальных сетей, глобальных сетей и т.п.
Полнодуплексный режим обеспечивает гораздо большее количество взаимодействий при передаче данных, поскольку системе не нужно ждать, пока завершится передача в другом направлении. Полный дуплекс в настоящее время используется практически для всех передач Ethernet, что обеспечивает гораздо более высокие общие скорости передачи данных. Хотя в Ethernet могут быть определенные ограничения на использование полного дуплекса, теперь он стал стандартом и обеспечивает гораздо более высокий уровень эффективности
MAC-адрес Ethernet контролирует использование полудуплексного/полного дуплекса и определяет, допустимо ли это для любого заданного сценария.
Полнодуплексный режим допустим только для двухточечных каналов, и его гораздо проще реализовать, чем использование подхода CSMA/CD, а также он обеспечивает гораздо более высокую пропускную способность при использовании сети.
Стоит отметить, что современные локальные сети, глобальные сети и т.п. состоят из множества двухточечных соединений, которые связаны между собой коммутаторами Ethernet, концентраторами, маршрутизаторами и т. д.
Мало того, что нет необходимости планировать передачи, когда другие передачи не ведутся, поскольку в канале только две станции, но при использовании полнодуплексного канала можно осуществлять передачу на полной скорости в обоих направлениях, тем самым удваивая эффективную полосу пропускания. .
Адреса Ethernet
Каждой сетевой интерфейсной плате Ethernet, NIC присваивается уникальный идентификатор, называемый MAC-адресом. Это назначается производителем карты, и каждый производитель, который соответствует стандартам IEEE, может подать заявку в регистрационный центр IEEE на диапазон номеров для использования в своих продуктах.
MAC-адресов формируются по принципу двух нумерационных пространств на основе расширенных уникальных идентификаторов, EUI, управляемых Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE): EUI-48, который заменяет устаревший термин MAC-48 (48-битные адреса) и более длинный EUI-64 (64-битные адреса).
С точки зрения их использования и работы может возникнуть некоторая путаница между IP-адресами и MAC-адресами. IP-адреса связаны с сетевыми приложениями и программным обеспечением TCP/IP, а MAC-адрес связан с конкретным оборудованием или сетевым адаптером.
На самом деле то, что называется протоколом разрешения адресов, ARP преобразует IP-адрес в MAC-адрес. ARP можно сравнить с паспортом, который берет данные с IP-адреса через реальное компьютерное оборудование.
Формат MAC-адреса MAC-адрес обычно состоит из 48-битного числа, которое можно записать в виде текста, чтобы оно выглядело примерно так: 00:0a:95:9d:68:16. Можно видеть, что это строка, обычно состоящая из шести наборов двузначных цифр или символов, разделенных двоеточием при написании по-своему.
В номере первые 24 бита идентифицируют производителя и известны как идентификатор производителя или уникальный идентификатор организации, OUI, который назначается регистрирующим органом. Вторая половина адреса назначается производителем и называется расширением идентификатора платы.
В качестве примера рассмотрим сетевой адаптер с MAC-адресом «00:14:22:99:99:99». OUI для изготовления этого маршрутизатора — это первые три октета: 00:14:22. Это указывает производителя, которым в данном случае является Dell.
MAC-адрес обычно запрограммирован в аппаратном обеспечении, поэтому его нельзя изменить. Поскольку MAC-адрес назначается сетевой карте, он перемещается вместе с компьютером. Даже если интерфейсная карта перемещается в другое место по всему миру, пользователь может связаться с пользователем, поскольку сообщение отправляется на определенный MAC-адрес.
Кадры Ethernet, дуплексная схема и адресация являются ключевыми элементами общей системы адресации Ethernet.
