دانلود - دانشگاه شاهد
Download
Report
Transcript دانلود - دانشگاه شاهد
شبکه هاي کامپيوتري
مبحث ششم :پروتکل TCP/IP
بخش چهارم :پروتکل اترنت
وحید حقیقت دوست
دانشکده فنی و مهندس ی دانشگاه شاهد
1
IEEE 802 LAN standards
در استاندارد IEEE 802یک الیه LLCوجود دارد و برای هر تکنولوژی ارتباطی MACمرتبط با آن تکنولوژی
درنظر گرفته شده است
زیر الیه MACخدمات ارسال بدون اتصال را فراهم میکند .بطور عمومی در زیر الیه MACهیچ گونه کنترل خطا
انجام نمیشود
پروتکل اترنت شامل 802.2+802.3به همراه الیه فیزیکی میباشد
Network Layer
Network Layer
802.2 Logical Link Control
Data Link Layer
Physical Layer
Other
LANs
802.11
Wireless
LAN
802.5
Token Ring
802.3
CSMA-CD
Various Physical Layers
)(twisted pair, radio, fiber optic
LLC
MAC
LAN Standards (IEEE)
اترنت
در تکنولوژی های LANاز دیگران پیشروتر است
بسیار ساده است حتی برای نرخ های ارسال 100Mbps
پر استفاده ترین تکنولوژی مورد استفاده در شبکه های LANاست
نسبت به token LANsو ATMساده تر است
برای تبادل اطالعات با نرخهای باالتر10, 100, 1000, 10000, :
40000 Mbpsنیز توسعه یافته است
اترنت از CSMA/CDاستفاده میکند
واسط ارسال تا زمانی که دیگران در حال ارسال هستند ،شروع به ارسال نمیکند ( carrier
)sense
به محض مشاهده اینکه ایستگاه دیگری در حال ارسال است ،واسط ارسالش را متوقف میکند
()collision detection
پیش از تالش برای ارسال مجدد ،واسط یک زمان تصادفی را منتظر میماند ( random
)access
واسط های مختلف بطور میتوانند به کانال دسترس ی داشته و اطالعات خود را روی کانال قرار
دهند ()multiple access
exponential backoff: after the mth collision, adapter chooses a K at
random from {0,1,2,…,2m-1}. Adapter waits K×512 bit times and starts to
)transmit (if channel is empty
فلوچارت ارسال بسته در پروتکل اترنت
Frame Ready for Transmission
Exponential backoff
Set Attempt N=0
wait R×512 bit times
Sense Channel
Select A Random Integer R=(0 to 2k-1)
No
K=10
K=N
yes
N=15
Yes
Channel Busy
N<10
Too Many Attempts?
Increment Attempts
N++
Inter-frame Gap allows
receivers time to settle
No
Wait Inter-frame Gap
96 bit-time
N<15
Abort Transmission;
Send Jam Signal(3Bytes)
Unsuccessful transmission, Excessive Collisions
Frame Transmission & Channel Sense
Collision
Busy
Frame successfully transmitted
فرمت فریم اترنت
Bytes:
7
1
Preamble SFD
6
DA
6
2
SA
Type
46 to 1500 Bytes
Data
0-46
Pad
4
CRC
Mini :6+6+2+46+4= 64 Bytes (512 bits)
Max :6+6+2+1500+4= 1518 Bytes
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Preamble: 10101010 …, trains clock-recovery circuits.
Start of Frame Delimiter: 10101011, indicates start of frame.
Destination Address: 48-bit globally unique address
assigned by manufacturer.
Type: Indicates the higher layer protocol, mostly IP (e.g. IP =
0x0800) but others may be supported such as Novell IPX and
AppleTalk.
Pad: Zeroes used to ensure minimum frame length
Cyclic Redundancy Check: checked at receiver, if error is detected, the
frame is simply dropped.
سرویس بدون اتصال ،غیر قابل اعتماد
:Connectionlessهیچ گونه همگام سازی و هماهنگی بین
فرستنده و گیرنده صورت نمی پذیرد.
:Unreliableماشین دریافت کننده پیامهای ACKو یا NACKرا
برای فرستنده ارسال نمیکند
برخی از دیتاگرامها از دنباله دیتاگرامهای ارسال شده به شبکه ممکن است به
مقصد نرسند
چنانچه پروتکل الیه باال TCPباشد ،دیاگرامها مجدد ارسال شده و برنامه
کاربردی حذف بسته ها را متوجه نمیشود
در غیر اینصورت برنامه کاربردی متوجه حذف بسته ها میشود
آدرس های شبکه و آدرس های فیزیکی
آدرس 32 IPبیتی:
آدرس منطقی الیه شبکه میباشد
برای تحویل دیتاگرامها به مقصد در شبکه IPاستفاده میشود
آدرس فیزیکی (آدرس MACیا آدرس اترنت):
برای انتقال دیتاگرام از یک میزبان به میزبان دیگر در همان شبکه استفاده می شود
یک آدرس 48بیتی ( 6بایتی) میباشد که در حافظه خواندنی NICثبت شده است.
فرایند تبدیل آدرس منطقی به آدرس فیزیکی
ً
همانطور که قبال اشاره شد در پروتکل IPاز آدرسهای منطقی برای
شناسایی میزبانها استفاده می شود.
هنگامی که بسته IPبه الیه پیوند داده تحویل و از طریق SAPبه
پروتکل اترنت وارد میشود باید فریم مربوطه تولید شود.
تولید فریم مستلزم دانستن آدرس فیزیکی گیرنده است.
فرایند یافتن آدرس فیزیک از روی آدرس منطقی توسط پروتکل ARP
انجام میشود.
Address Resolution Protocol
10
آدرس فیزیکی
اختصاص آدرس MACتوسط IEEEمدیریت میشود.
به هر شرکت صنعتی که قصد تولید NICداشته باشد ،یک فضای
آدرس اختصاص می یابد.
آدرس فیزیکی مربوط به هر NICمنحصر بفرد است
در مقایسه با آدرسهای منطقی ،IPکه بصورت سلسله مراتبی بودند،
آدرسهای فیزیکی یک طراحی مسطح دارند
شما میتوانید هر کارت شبکه ای را در هر کجای شبکه استفاده کنید
برای استفاده از یک آدس IPباید قوانین به شناسه شبکه و اطالعات میزبانها
رعایت شود
فرمت آدرس فیزیکی
هر شرکت تولیدی (برای مثال )3comیک شناسه منحصر بفرد با عنوان vendor block codeدارد
به هر دستگاه تولید شده توسط شرکت یک شناسه منحضر بفرد داده میشود.
آدرسهای منطقی و فیزیکی
Each Adapter on LAN has unique LAN address
Network Interface Card (Adaptor)
240.108.12.04
49-BD-D2-C7-56-2A
240.108.12.01
1A-23-F9-CD-06-9B
240.108.12.05
B1-C6-A1-0B-B9-80
240.108.12.02
8B-B2-2F-54-1A-0F
240.108.12.03
LAN
240.108.12.06
5C-66-AB-90-75-B1
61-BC-85-50-C1-7B
مساله مسیریابی را در نظر بگیرید
223.1.1.1
223.1.2.1
A
223.1.1.2
223.1.2.9
223.1.1.4
B
223.1.3.27
223.1.1.3
میزبان ،Aبسته ای برای ارسال به Bمهیا
میکند:
از آنجا که Bدر شبکه محلی است ،میزبان ،A
آدرس فیزیکی Bرا جستجو میکند
یک فریم در الیه پیوند داده تولید و برای B
ارسال میشود.
223.1.2.2
223.1.3.2
CRC
223.1.3.1
IP payload
datagram source,
dest address
B’s IP
addr
datagram
A’s IP
addr
frame source,
dest address
A’s MAC
addr
frame
B’s MAC
addr
پروتکل ARP
Address Resolution Protocol
هر گره در شبکه ( IPمیزبان و یا روتر) دارای
یک جدول ARPمیباشد.
جدول :ARPنگاشت آدرس IPبه MACرا
انجام میدهد
وارده ها بصورت زیر هستند:
سوال :چگونه با دانستن آدرس
منطقی ،Bآدرس فیزیکی Bرا
پیدا کنیم؟
223.1.1.1
223.1.2.1
A
>< IP address; MAC address; TTL
) : TTL (Time To Liveهر وارده در جدول
ARPدارای یک مدت زمان عمر میباشد و بعد از
سپری شدن این زمان ،این وارده حذف میشود
(بطور معمول ،حداکثر این مقدارد 20دقیقه
میباشد)
223.1.1.2
223.1.2.9
223.1.1.4
B
223.1.3.27
223.1.2.2
223.1.3.2
223.1.3.1
223.1.1.3
ARP فرایند عملیاتی
hostname
resolver
(1)
IP addr
(2)
TCP
A
(3)
(4)
(5) ARP
(6)
(8)
hostname
FTP
IP
Establish connection
with IP address
Send IP datagram
to IP address
(9)
Ethernet driver
ARP request (Ethernet broadcast)
LAN
Ethernet driver
ARP
Ethernet driver
(7) ARP
IP
TCP
B
نحوه روتینگ در شبکه LAN
Aمیخواهد دیتاگرامی را برای Bارسال کند.
اگر آدرس فیزیکی Bدر جدول A ،ARPباشد از آن استفاده میکند
فرض کنید Aآدرس فیزیکی Bرا نمیداند.
در اینصورت Aپیام ARP Requestرا بصورت همه پخش ی ارسال میکند.
Bپیام ARP Requestرا دریافت میکند و پاسخ آنرا برای Aدر یک پیام تک پخش ی ارسال میدارد
ً
اطالعات مربوط به جدول ARPاصطالحا soft stateهستند یعنی با گذشت زمان و طی
شدن طول عمر ،از بین میروند و برای باقی ماندن در جدول باید بروزرسانی شوند.
همچنین جدول ،ARPیک جدول از نوع ” “plug-and-playمیباشد .یعنی پس از ورود گره
به شبکه بصورت خودکار ایجاد و اطالعات آن بروز میشود.
هدایت بسته ها به شبکه دیگر
:Walkthroughارسال دیتاگرام از Aبه Bبا استفاده از روتر R
(فرض بر این است که Aآدرس Bرا میداند)
40.211.7.200
B1-C6-A1-0B-B9-80
40.211.7.200
33-5A-18-0E-CC-12
B
LAN2
240.108.12.03
49-BD-D2-C7-56-2A
240.108.12.01
1A-23-F9-CD-06-9B
LAN1
A
240.108.12.02
61-BC-85-50-C1-7B
در روتر ها به ازای هر یک از شبکه های متصل به روتر یک جدول ARPایجاد میشود.
802.3 Ethernet Standards: Link & Physical Layers
استانداردهای مختلفی برای اترنت وجود دارد
. این استانداردها تدوین شده اند،باتوجه به نوع رسانا و سرت ارسال
2 Mbps, 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps, 10G bps
MAC protocol
and frame format
Application
Transport
Network
100BASE-TX
100BASE-T2
100BASE-FX
Link
physical
100BASE-T4
100BASE-SX
100BASE-BX
copper (twister pair) physical layer
fiber physical layer
19