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