Сетевые технологии Семинар 2 L 1 L

Сетевые технологии / Семинар 2 L 1, L 2, Ethernet Ковалев Данила Олегович

>> Предмет разговора 7 Application 6 Presentation 4 Application 5 Session 4 Transport 3 Network 2 Internet 2 Data Link 1 Physical 1 Network Access

>> Physical Layer Физический уровень (L 1) • Кодирование фрейма в сигнал • Декодирование сигнала во фрейм • Protocol Data Unit: биты • Типичное устройство: NIC (Network Interface Card) L 1 Frame

>> Physical Layer Манчестерская кодировка 1 1 0 0 1 1 Non-Return-To-Zero кодировка 1 1 0 0 1 1

>> Physical Layer: характеристики канала связи Bandwidth Throughput

>> Physical Layer: разные каналы связи • Медь • Подвержена радиочастотным и электромагнитным помехам • Кабель ограничен по длине • UTP, STP (Token. Ring, 10 Gbit Ethernet), Coaxial (cable TV, antennas) • Оптика • Не подвержена помехам • Может использоваться для больших расстояний • SMF (Лазер, WAN) • MMF (Диоды, LAN) • Беспроводная среда передачи данных • Много помех • Вопросы безопасности

>> Physical Layer Стандартизация: • Работа со средой передачи • Коннекторы • Hardware • IEEE • ISO • ANSI • FCC • и другие

>> Data Link Layer Канальный уровень (L 2) • Барьер между железом (NIC, L 1) и софтом (L 3 -L 7) • Подготавливает данные (пакет с L 3) к передаче по каналу (Формирует фрейм, пригодный к передаче по каналу) • Принимает биты с канала (фрейм) • Формирует пакет для L 3 • Управляет процессом передачи (снятьположить бит вс канала, паузы) • Выполняет коррекцию ошибок • Protocol Data Unit: Frame • Типичное устройство: switch (коммутатор) [технология Ethernet] L 1 Frame L 2 Packet

>> Data Link Layer: структура Network Layer Logical Link Control Sublayer Bluetooth 802. 15 Physical Layer Ethernet 802. 3 Media Access Control Sublayer Wi. Fi 802. 11 Data Link Layer

>> Data Link Layer: протоколы PPP Frame. Relay Ethernet Token. Ring

>> Data Link Layer: фрейм Единица информации, с которой работают все L 2 -протоколы Header L 3 Packet Trailer Полезная нагрузка (с верхнего уровня) Заголовок: Признак начала фрейма Адресация (при необходимости) Тип протокола L 3 Хвост: CRC, Признак конца фрейма

>> Data Link Layer: топологии WAN Mesh Point-to-Point Hub-and-Spoke LAN Star Bus Ring

>> Data Link Layer: контроль над каналом

>> Data Link Layer: контроль над каналом Трое в лодке, не считая собаки • Все сидят на одном канале (шина) • Все слышат всех • Нужна адресация! • Передача по очереди (нет коллизий) • Передача по желанию (есть коллизии) • CSMA/CA – избегаем коллизии • CSMA/CD – восстанавливаемся после коллизии

>> Ethernet: IEEE 802. 3 Самый популярный протокол для локальных сетей • Общий вид фрейма постоянен • Легко адаптируется к новым технологиям передачи данных: 10 Mbit/sec 100 Mbit/sec 1 Gbit/sec 10 Gbit/sec 40 Gbit/sec 100 Gbit/sec • Copper • Optic • Wireless

>> Ethernet: Топология «шина» Автор: Роберт Меткафе, Xerox Борьба с коллизиями: CSMA/CD Адресация: MAC Идеи: проект Aloha. Net

>> Ethernet: Collision Domain =

>> Ethernet: Борьба с коллизиями А) Switch B) Jam Signal + Backoff Timer Если услышал от соседей, что произошла коллизия – подожди случайное время, прежде чем передавать

>> Ethernet: MAC Address FF-FF-FF-FF • Один – одному: unicast MAC • Один – многим: multicast MAC • Один – всем: broadcast MAC (FF-FF-FF-FF)

>> Ethernet: Коммутаторы Фактически имеем star: Соединение точка-точка с коммутатором Нет коллизий! Full Duplex! Выборочная отправка на основе таблицы MAC-адресов! Быстрые!

>> Ethernet: Коммутаторы Как он работает? • У каждого коммутатора есть таблица соответствия физических портов и MAC-адресов • Когда в порт коммутатора приходит фрейм, возможны две стратегии обработки: • Store&Forward: получаем весь фрейм целиком, проверяем CRC, смотрим MAC-адрес назначения. • Cut-Through: сразу смотрим MAC-адрес назначения • Если для MAC-адреса назначения в таблице есть соответствующий порт, отсылаем фрейм в этот порт. • Если в таблице записи нет: рассылаем всем портам, кроме того, с которого получили. • Если в порт пришел фрейм и этому порту не соответствует MAC-адрес, то производим сопоставление «порт-адрес источника»

>> Ethernet: витая пара. Кросс или не кросс? прием TD+ TD- RD+ передача RD+ TDTD+ RD- RD+ RD- передача прием

>> Ethernet: витая пара. Кросс или не кросс? прием TD+ TD- RD+ передача RD+ TDTD+ RD- RD+ RD- передача прием

>> Ethernet: витая пара. Кросс или не кросс? прием TD+ TD- RD+ RD- RD+ передача TD+ TDTD+ RD- TD- RD+ RD- прием передача

>> Ethernet: Коммутаторы Что еще интересного? • Duplex (Full, Half, Auto) • Auto-MDIX • Буферизация фреймов: port-based (очередь), shared memory • Коммутаторы: фиксированныемодульныестекируемые • SFP-модули • Некоторые коммутаторы могут работать и на L 3 (с пакетами) • Routed ports • SVI ports • Ether. Channel ports • Cisco Express Forwarding

>> Ethernet: ARP Уровнем выше используется IP-адрес Для передачи в LAN используется MAC-адрес Как сопоставить IP-адресу MAC-адрес? ARP-протокол! При помощи запроса всем (MAC-адрес назначения FFF…) спрашиваем все узлы LAN буквально следующее: «Чей это IP? Скажи свой MAC!» Один из узлов откликается и в ARP-таблице компьютера появляется запись: IP компьютера такого-то соответствует MAC такой-то. Теперь можно общаться.