CCNA Exploration Network Fundamentals

Chapter 09

Ethernet

Съдържание

Преглед на Ethernet технологията История на Ethernet технологията Ethernet фрейм Ethernet - Media Access Control Ethernet – физическо ниво Hub и Switch в Ethernet мрежите ARP

Преглед на Ethernet технологията

Стандарти 1980 Digital Equipment Corporation, Intel и

Xerox (DIX) – първия Ethernet стандарт. 1985 IEEE – 802 стандарти за LAN;

Ethernet е 802.3.

IEEE 802.2 - LLC IEEE 802.3 - MAC подниво и физическо

ниво.

Успехът на Ethernet

Прост и лесен Позволява вграждане на нови технологии Надежден Евтина инсталация и подновяване

Ethernet фрейм

Началото 1970 – програмата Alohanet – мрежа за

прехвърляне на дани между хавайски острови чрез цифрова радиовръзка.

Първите Ethernet мрежи – множество компютри, свързани към обща шина.

Още първите версии на Ethernet използват CSMA/CD

Преносни среди В началото:

10BASE5 – дебел Ethernet (Thicknet) – коаксиален кабел до 500 m, 10 Mbps

10BASE2 – тънък Ethernet (Thinnet) – коаксиален кабел до 185 m, 10 Mbps

Сега: UTP

Формата на фрейма е непроменен

Топология

Legacy Ethernet 10BASE-T Топология звезда

Ethernet сега 100BASE-TX Ethernet Хъбовете се заменят със суичове

Gigabit Ethernet

Голям трафик Свързване на цели сгради

История на Ethernet технологията

Структура на фрейма Размер на фрейма - от 64 до 1518 байта. EEE 802.3ac (1998) – до 1522 байта.

МАС адреси Наричат се още burned-in address (BIA)

защото са записани в ROM на NIC.

16-чен код

Проверка на MAC адреса

МАС и IP адреси

IP адреси – доставка на пакета до получателя

МАС адреси – придвижване на пакета в рамките на един сегмент

Unicast адреси МАС адрес на 1 устройство (записан в NIC)

Broadcast адреси Само 1 в МАС адрес на получателя

Multicast адреси Специален тип адреси (софтуерно

записани), които : започва с 01-00-5E Завършва с шестнадесетичното представяне

на последните 23 бита от IP multicast адреса (липсващия бит е 0)

Например:

IP: 240.0.0.10

Последните 23 бита: 0000 0000 0000 0000 1010

МАС: 01-00-5E-00-00-0А

Ethernet - Media Access Control

Достъп до мрежата при Ethernet Логическата топология на Ethernet е

шинна. Достъпа до мрежата се базира на Carrier

Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD): Carrier Sense Multiple Access Collision Detection - Jam Signal и Random

Backoff Collision domain – областта от компютри,

които “чуват” колизията

Hubs and Collision Domains Увеличава размера на колизионния домейн

Времеви характеристики Закъснение (Latency) – може да е

причина за колизии

Устройство, което е зад хъб не “чува” излъчения сигнал, решава че линията е свободна и излъчва.

Времеви характеристики Синхронизация

10 Mbps мрежите са асинхронни и се нуждаят от синхронизиране преди да приемат фрейма – 64 бита (8 байта) Preamble + Start Frame Delimiter (SFD)

100 Mbps мрежите са синхронни и не се нуждаят от синхронизиране, но за да бъдат съвместими с 10 Mbps мрежите запазват формата на фрейма.

Времеви характеристики Bit Time – времето за излъчване на 1 бит

в преносната среда

Времеви характеристики Slot time

Времеви характеристики Interframe Spacing

Jam Signal 32 байта 10101010...

По-къс от 64 байта => не може да се сбърка с фрейм

Ако 16 пъти последователно у-вото не може да изпрати фрейма – генерира съобщение за грешка към Network layer.

Ethernet – физическо ниво

Кабелни стандарти

10 Mbps

10BASE5 - Thicknet coaxial cable 10BASE2 - Thinnet coaxial cable 10BASE-T - Cat3/Cat5 UTP cable

Manchester-encoding RJ-45

100 Mbps - Fast Ethernet

100BASE-TX - Cat5 UTP 4B/5B encoding RJ-45

100BASE-FX using fiber-optic cable Low Cost Fiber Interface Connectors (duplex SC

connector).

1000 Mbps - Gigabit Ethernet 1000BASE-T Ethernet - UTP кабел

100 m

4D-PAM5 кодиране 17 нива на сигнала

1000BASE-T Ethernet 1000BASE-SX 1000BASE-LX

10-Gigabit Ethernet (10GbE) IEEE 802.3ae Оптичен кабел До 40 km LANs, WANs и MAN (градски мрежи) Формата на фрейма е същия Bit time - 0.1 ns. full-duplex => не е необходима CSMA/CD

технологията

Бъдещето

40-, 100-, 160-Gbps стандарти.

Hub и Switch в Ethernet мрежите

Hub (концентратор) Реализират централна точка Препращат по всички портове с изключение на този,

от който е получен Позволяват разширяване на мрежата Увеличава закъснението Повече колизии

Switch (комутатор) Реализират централна точка Позволяват разширяване на мрежата Разделят колизионните домейни =>по-

малко колизии

Принцип на работа на Switch-а Произхождат от по-старата технология - transparent

bridging Изгражда switch table (на кой порт кои МАС адреси се

намират) Препраща пакета само към порта на получателя -

selective forwarding store and forward – получава целия пакет, проверява

FCS, ако е годен го изпраща към получателя

Switch Произхождат от по-старата технология -

transparent bridging

Операции на switch-a Learning – прослушва пристигащите фреймове и попълва

МАС таблицата, като записва MAC адреса на изпращача срещу порта, от който е дошъл

Aging – Всеки запис в МАС таблицата има време на живот. След като изтече това време записът се изтрива. Времето на живот св възстановявя всеки път, когато устойството изпраща фреймове.

Flooding – докато не е изградил МАС таблицата изпраща фрейма по всички останали портове, освен по този, от който е дошъл.

Selective Forwarding – проверява в МАС таблицата на кой порт се намира получателя и изпраща фрейма само по него

Filtering – ако получателят се намира на същия порт, от който пристига фрейма, то той не се препраща. Ако фрейма е повреден – се изхвърля.

ARP

Функции На базата на IPv4 адреса намира съответния MAC

адрес Управлява кеш със записи IPv4 – MAC

Намира MAC адреса

Управление на кеша Попълване – 2 подхода

Прослушва фреймовете и си записва в кеша Прави специално ARP запитване за МАС

адреса При изпращане на пакет към друга мрежа

в MAC адреса на получателя сe пише МАС адреса на default gateway.

Записите са динамични – записват се за определен интервал от време и когато времето изтече записът се изтрива. При повторно обръщение към записа в рамките на този интервал, времевият интервал се увеличава.

Пример: Windows по подразбиране дава интервал на живот на аписа 2 min. При повторно обръщение в рамкитe на този период интервала става 10 min.

Допустимо е и въвеждането на статични записи, но не е практика. Използва се за защита от атаки.

RP spoofing или ARP poisoning – атаките изпращат фалшиви МАС адреси и повреждат МАС таблиците.

Proxy ARP Когато се изпраща пакет за друга мрежа –

МАС адреса на рутера. Proxy ARP когато:

компютъра (по накаква причина) не може да познае, че пакета е за друга мрежа;

компютъра “вярва”, че получателят е в същата мрежа (при събнетване).

Тогава рутера изпраща ARP запитването в другата мрежа и връща отговора.

А иска да комуникира с С и смята, че са в една мрежа заради лоша мрежова маска

Съдържание на ARP кеша

Command prompt

Показване на съдържанието

C:>arp –a

Изтриване на запис/записи

C:>arp –d IPадрес

Позволява се използване на макросимволи (*) в IPадреса

Благодаря за вниманието!