Transcript ppt - Staff of CIT

Wired LANs: Ethernet
LAN (Local Area Network)
LAN โดยปกติจะครอบคลุมพืน
้ ทีไ่ ม่กว ้างนัก อาจจะ
เพียงไม่กก
ี่ โิ ลเมตร ซงึ่ มีความเร็วอยูท
่ ี่ 10 Mbps แต่
ในปั จจุบน
ั เป็ น 100 Mbps และ 1Gbps
LAN จะพิจารณาองค์ประกอบต่อไปนี้
ื่ กลางทีใ่ ช ้
- Transmission medium = สอ
้
- Protocal = โปรโตคอลทีใ่ ชในการส
ง่ ข ้อมูล
ื่ กลางกับ
- Interface = สว่ นทีใ่ ชติ้ ดต่อระหว่างสอ
อุปกรณ์ตา่ ง ๆ
มาตรฐาน IEEE ของ LAN
้
IEEE 802 เป็ นมาตรฐานทีใ่ ชในการจั
ดการของระบบ LAN
และ MAN ซงึ่ สว่ นใหญ่จะเป็ นมาตรฐานสาหรับ Ethernet,
Token Ring, Token Bus, Wireless LAN, Bridging และ
Virtual Bridged LANs.
802.3 MAC frame
MAC frame ใน IEEE 802.3 (Ethernet) จะมีรป
ู แบบดังนี้
มีขนาดได ้ตัง้ แต่ 46-1500 bytes
ฟิ ลด์เริม
่ ต้น (preamble) ใชส้ าหรับบอกผู ้รับว่ามีเฟรมข ้อมูลมาถึงแล ้ว
ฟิ ลด์ตน
้ เฟรม ( Start Frame Delimiter :SFD) ใชส้ าหรับบอกจุดเริม
่ ต ้นของเฟรม
ข ้อมูล
ฟิ ลด์แอดเดรสปลายทาง ( Destination Address :DA) เก็บค่าแอดเดรสปลายทาง
(physical address) ของผู ้รับ
ฟิ ลด์แอดเดรสต้นทาง (Source Address :SA) เก็บค่าแอดเดรสต ้นทาง ( physical
address) ของผู ้สง่
ฟิ ลด์ความยาวของข้อมูล (Length/type) สาหรับเก็บความยาวหรือชนิดของข ้อมูล
ฟิ ลด์ขอ
้ มูล (data) , ฟิ ลด์ตรวจสอบความผิดพลาดของข้อมูล (CRC)
Addressing
ในเครือข่ายอีเทอร์เนต ไม่วา่ จะเป็ นเครือ
่ งคอมพิวเตอร์ โน ้ตบุก
๊ หรือ
อุปกรณ์อน
ื่ ๆ จะต ้องมีการ์ดเครือข่าย ( Network Interface Card :
NIC) ซงึ่ การ์ดนีจ
้ ะมี Physical Address (หรือ MAC Address)
ิ หก
ขนาด 6 byte โดยแสดงเป็ นเลขฐานสบ
โดย Physical Address เหล่านีจ
้ ะถูกกาหนดมาจากโรงงานตัง้ แต่
แรกไม่สามารถแก ้ไขในตัวการ์ดเครือข่ายได ้
Unicast, Multicast, Broadcast Address
Source Address สามารถเป็ นเพียง Unicast เพราะ frame ข ้อมูล
ถูกสง่ จากสถานีเดียว แต่ Destination Address สามารถเป็ นได ้
ทัง้ Unicast, Multicast, Broadcast
Unicast Destination Address คือ มีผู ้รับเพียงสถานีเดียว
Multicast Destination Address คือ มีผู ้รับหลายสถานี
Broadcast Destination Address คือ ทุกสถานีใน LAN จะได ้รับ
ทัง้ หมด
ต ัวอย่าง
Destination Address
4A:30:10:21:1O:1A
Unicast Address ( A = 1010 )
47:20:1B:2E:08:EE
Multicast Address ( 7 = 0111 )
FF:FF:FF:FF:FF:FF
Broardcast Address (all digits are F’s)
Ethernet
Ethernet มีววิ ัฒนาการดังนี้
ประเภทต่าง ๆ ของมาตรฐาน Ethernet
ื่ มต่อแบบ 10Base5
การเชอ
ื่ มต่อแบบ 10Base2
การเชอ
ื่ มต่อแบบ 10Base-T
การเชอ
ื่ มต่อแบบ 10Base-F
การเชอ
Ethernet
หลังจากนัน
้ Ethernet ได ้มีการพัฒนาให ้สามารถสง่ ข ้อมูลได ้เร็ว
้
ขึน
้ เพราะ Ethernet แบบแรกจะมีการใชแบนวิ
ดธ์รว่ มกัน
(Bandwidth)
Bridge Ethernet
้ ดจ์
ในยุคแรกของการแบ่งแลนออกเป็ นเครือข่ายย่อยๆ จะใชบริ
( bridge ) เป็ นอุปกรณ์หลัก สาเหตุทต
ี่ ้องมีการแบ่งแลนให ้เป็ น
เครือข่ายย่อยๆ เพือ
่ จะชว่ ยเพิม
่ แบนวิดธ์และลดการชนกันของ
ข ้อมูล
แบบทีไ่ ม่ม ี Bridge
แบบทีม
่ ี Bridge
Switched Ethernet
Full-duplex Switched Ethernet
Fast Ethernet (802.3u)
MAC (Medium Access Control) sublayer ของ
Fast Ethernet
Fast Ethernet จะมี Protocol ทีส
่ ามารถชว่ ยให ้แต่ละสถานี
ื่ ร่วมกันได ้ เพือ
สามารถใชส้ อ
่ ป้ องกันไม่ให ้สถานีตา่ งๆ สง่ ข ้อมูล
ออกมาพร ้อมกัน ซงึ่ จะทาให ้เกิดการชนกันของข ้อมูลภายใน
ื่ กลางได ้ ทีเ่ รียกว่า Carrier Sense Multiple Access with
สอ
Collision Detection (CSMA/CD)
เทคนิคของ CSMA/CD แต่ละสถานีกอ
่ นทีจ
่ ะมีการสง่ frame
ื่ กลางเสย
ี ก่อนว่าว่างหรือไม่ ถ ้าว่าง
ข ้อมูล จะมีการตรวจสอบสอ
จึงจะสามารถสง่ ได ้ และได ้เพิม
่ กรณีเมือ
่ สถานีได ้ทราบแล ้วว่ามี
การชนกันของข ้อมูลเกิดขึน
้ แล ้ว เพือ
่ ไม่ให ้เกิดการชนกันเป็ นครัง้
ทีส
่ องแต่ละสถานีจะต ้องรอก่อน ซงึ่ วิธก
ี ารทีจ
่ ะนาเอามาใชนั้ น
้
เรียกว่า backoff
กระบวนการทางานของ CSMA/CD
วิธส
ี ง่ เฟรมข ้อมูล ( Persistence Strategy)
ื่ ก่อนว่าพร ้อมทีจ
ื่ กลางไม่พร ้อมทีจ
ตรวจสอบสอ
่ ะสง่ ได ้หรือไม่ ถ ้าสอ
่ ะสง่ มี
วิธก
ี ารในการจัดการอยู่ 2 วิธไี ด ้แก่ วิธส
ี ม
ุ่ เวลา (nonpersistent) และวิธ ี
่ ความน่าจะเป็ น (persistent)
สุม
Gigabit Ethernet (802.3z)
้ าหร ับ LAN (Connecting devices)
อุปกรณ์ทใี่ ชส
แต่ละอุปกรณ์ในระบบ LAN จะมีการทางานทีต
่ า่ งกันออกไป
โดยสามารถแยกได ้ตาม layer ต่าง ๆ ใน OSI Model
สาย LAN
ื่ มต่อคอมพิวเตอร์กบ
่
สายทีใ่ ชส้ าหรับการเชอ
ั อุปกรณ์ตา่ ง ๆ เชน
้ อ
ื่ มต่อระหว่าง
Router, Switch, HUB หรืออาจจะใชเช
คอมพิวเตอร์กบ
ั คอมพิวเตอร์ (Cross)
สาหรับปั จจุบน
ั สายแลนทีน
่ ย
ิ มใชกั้ นมากคือ UTP (UNSHIELD
TWISTED PAIR) คือ สายตีเกลียวทีไ่ ม่มต
ี วั ป้ องกัน
้
ื่ มต่อสายแลนเรียกว่า RJ45
สว่ นหัวทีใ่ ชในการเช
อ
การเข้าห ัวสาย LAN
ต่อคอมเข ้ากับอุปกรณ์อน
ื่ ๆ
ต่อคอมเข ้ากับคอม
Repeater
ั ญาณเข ้ามา แล ้วทาการสร ้างสญ
ั ญาณ
รีพต
ี เตอร์มห
ี น ้าทีร่ ับสญ
ั ญาณไป
ใหม่ให ้เป็ นเหมือนของเดิม ซงึ่ จะทาให ้สามารถสง่ สญ
ได ้ไกลกว่าเดิม
Repeater
Hub
ั จะใช ้
ทาหน ้าทีเ่ หมือนกับ Repeater ทีม
่ ห
ี ลาย ๆ port ปกติฮบ
กับ Star Topology
Bridge
Switch layer 2 และ 3
สวิตซเ์ ลเยอร์ 2 จะทาหน ้าทีเ่ หมือนกับบริดจ์ทม
ี่ อ
ี ยูห
่ ลายพอร์ต
และถูกออกแบบมาให ้สามารถสง่ ผ่านเฟรมข ้อมูลได ้รวดเร็วกว่า
้
บริดจ์ซงึ่ การนาสวิตซเ์ ลเยอร์ 2 มาใชงานนั
น
้ จะสามารถชว่ ยลด
การจราจรภายในเครือข่าย (Traffic) ลงไปได ้มาก
สวิตซเ์ ลเยอร์ 3 จะทาหน ้าทีเ่ หมือนกับ เราเตอร์ เนือ
่ งจาก
สามารถทางานได ้ถึงเน็ตเวิรก
์ เลเยอร์ แตกต่างกันตรงที่ ไม่
สามารถทา NAT ได ้
Router
Wireless LANs
IEEE 802.11
มาตรฐาน IEEE802.11 หรืออีเทอร์เน็ ตไร ้สาย จะมี
บริการสองประเภทคือ
BSS (basic service set )
ESS (extended service set )
BSS
ESS
IEEE 802.11
Industrial, scientific, and medical (ISM) band
MAC layers in IEEE 802.11
Carrier Sense Multiple Access with Collision
Avoidance (CSMA/CA)
เป็ นเทคนิคทีห่ ลีกเลีย่ งการชนกันของข้อมูล ซึง่ สถานีจะเลือกวิธกี ารสุม่ เวลาหรือ
ความน่าจะเป็ นอย่างใดอย่างหนึ่งในการส่งเฟรมข้อมูล เมือ่ สายว่างแล้ว สถานีท่ี
ต้องการจะส่งข้อมูลจะรอเวลาอยูช่ ว่ งหนึ่ง ทีเ่ รียกว่า IFG ( interframe gap )
จากนัน้ จะทาการสุม่ เวลาทีจ่ ะต้องส่งเฟรมข้อมูล เมือ่ ถึงกาหนดเวลาทีส่ มุ่ แล้วจึงจะ
ทาการส่งเฟรมข้อมูลออกไป และทาการกาหนดเวลาในการรอการตอบรับกลับมาถ้า
มีการตอบรับมาภายในเวลาทีก่ าหนด แสดงว่าสามารถส่งเฟรมข้อมูลไปได้เรียบร้อย
แต่ถา้ ไม่มกี ารตอบรับภายในเวลาทีก่ าหนดแล้ว แสดงว่าการส่งเฟรมข้อมูลครัง้ นี้
ล้มเหลว สถานีจะต้องทาการเพิม่ ค่า backoff แล้วตรวจสอบว่าเกินจากทีก่ าหนดไว้
หรือไม่ ถ้าเกินก็จะเลิกส่งเฟรมข้อมูลนัน้ แต่ถา้ ไม่เกินรอเวลาตามที่ได้กาหนดไว้
แล้วจึงเริม่ กระบนการการส่งใหม่อกี ครัง้
CSMA/CA flowchart
Frame format
• Frame control สาหรับเก็บชนิดของเฟรมข ้อมูลและการควบคุมต่างๆ
• D ใชส้ าหรับเก็บค่า NAV หรือเก็บ ID ของเฟรมข ้อมูล
• Addresses ฟิ ลด์นใี้ ชส้ าหรับเก็บแอดเดรสต่าง ๆ
• Sequence control (SC) ฟิ ลด์นจ
ี้ ะใชส้ าหรับเก็บหมายเลขของเฟรม เพือ
่
ชว่ ยในการควบคุมการไหลของเฟรมข ้อมูล(flow control)
• Frame body เป็ นฟิ ลด์ทเี่ ก็บข ้อมูลทีส
่ ง่ มาจากเลเยอร์ข ้างบน
• FCS ใชส้ าหรับตรวจสอบว่าข ้อมูลมีความผิดพลาดเกิดขึน
้ ในระหว่างการสง่
หรือไม่ โดยจะใชวิ้ ธต
ี รวจสอบแบบ CRC-32
การกาหนด Address ในกรณีการสง่ ข ้อมูลต่าง ๆ
กรณี 1
กรณี 2
กรณี 3
กรณี 4