Sieci komputerowe Zadania warstwy łącza danych Adresacja

Sieci komputerowe
Zadania warstwy łącza danych
Organizacja bitów danych w tzw. ramki
Adresacja fizyczna urządzeń
Wykrywanie błędów
Multipleksacja (dostarczanie danych do
odpowiedniego protokołu warstwy wyŜszej)
Wykład 3
Warstwa łącza, osprzęt i topologie sieci Ethernet
Dostęp do medium (w przypadku Ethernetu:
CSMA/CD)
rozstrzyga, kiedy medium moŜe być uŜyte
1
2
Adresacja Ethernet
Ramka Ethernet
Ethernet IEEE 802.2/802.3 LLC/SNAP (RFC 1042)
Ethernet korzysta z adresów tzw. sprzętowych,
zwanych adresami MAC (MAC – Media Access
Control)
|◄
802.3 MAC
adres
adres źródła
przeznaczenia
6
6
► |◄
802.2 LLC
►|◄ 802.3 SNAP ►|
dłuDSAP
SSAP
cntrl
org code typ
dane
gość
AA
AA
03
00
danych
2
1
1
1
3
2
38-1492
CRC
4
Adres jest przypisany na stałe do karty sieciowej
typ
0800
2
Adresy są 48 bitowe
datagram IP
38-1492
Ethernet II (DIX) (RFC 894):
np.: 00:0d:61:b0:14:79
adres
adres źródła
przeznaczenia
6
6
Pierwsze 3 bajty określają producenta karty
sieciowej
typ
dane
2
typ
0800
Adres ff:ff:ff:ff:ff:ff jest adresem
rozgłoszeniowym (ang. broadcast)
CRC
46-1500
4
datagram IP
Ramka Ethernet II jest najczęściej uŜywana
Typy protokołów (np. 800 szesnastkowo to IP):
3
http://www.isi.edu/in-notes/rfc1700.txt
4
Ramki DIX i 802 w sieci
Multipleksacja
śadna z wartości pola długość w formacie 802
nie jest identyczna z wartością pola typ w ramce
Ethernet II. Gdyby tak było te typy ramek nie
mogłyby współistnieć w sieci
Jak sprawdzić typ ramki?
Warstwa łącza dostarcza dane do odpowiedniego
protokołu wyŜszej warstwy
5
Topologie sieci Ethernet
6
Sieć w standardzie 10BASE2
Taka sieć nie wykorzystywała Ŝadnych
dodatkowych urządzeń
Połączenia tworzą jedną szynę elektryczną –
występują kolizje
7
Dla unikania kolizji stosuje się mechanizm
CSMA/CD
8
Skutki stosowania CSMA/CD
CSMA/CD
CS (Carrier Sense) – urządzenia nasłuchują
medium
Wykrywanie kolizji prowadzi do zmniejszenia
ilości wysyłanych ramek i tym samym zapobiega
kolejnym kolizjom
jeśli jest wolne, moŜna zacząć transmisję
MA (Multiple Access) – kaŜde urządzenie ma
dostęp do medium
powoduje to znaczące zmniejszenie przepustowości
sieci
CD (Collision Detection) – gdy urządzenia
rozpoczną nadawanie w tym samym momencie,
dochodzi do kolizji. Generowany jest sygnał,
który świadczy o niewaŜności danych
po odczekaniu pewnego okresu czasu węzeł próbuje
ponownie rozpocząć transmisję
●
czas ten moŜe być zwiększany w przypadku występowania
kolejnych kolizji
9
Sieć w standardzie 10BASE-T oparta o hub
10
Zasada działania huba
Sieć 10BASE-T bazuje na urządzeniu zwanym
hubem (koncentratorem)
W tego typu sieciach równieŜ występują kolizje
Uszkodzenie kabla nie powoduje awarii całej
sieci (tak jak w przypadku 10BASE2)
11
Hub powiela sygnał na wszystkich portach
12
Hub – domena kolizyjna
Sieć wykorzystująca most
Dla zwiększenia wydajności sieci stosowano
urządzenia zwane mostami (ang. bridge)
Ograniczają domeny kolizyjne
Cała sieć tworzy wspólną domenę kolizyjną
13
Zasada działania mostu
14
Sieć wykorzystująca przełącznik
Współczesne sieci Ethernet są budowane z
wykorzystaniem urządzeń zwanych
przełącznikami (ang. switch)
15
16
Switch – domena kolizyjna
Zasada działania przełącznika
Domena kolizyjna została ograniczona do pary:
karta sieciowa - port przełącznika
MoŜliwa jest transmisja tzw. full duplex
CSMA/CD nie jest potrzebne
17
Techniki przełączania
Tryb pracy
Store-and-forward
Cut-through
18
Topologie logiczne i fizyczne
Właściwości
Ramka jest zapamiętywana w
całości, następnie po odczytaniu
adresów przeznaczenia i źródła, jest
przekazywana na właściwy port
Ramka jest przekazywana na port
docelowy natychmiast (gdy tylko
zostaną odczytane adresy
przeznaczenia i źródła)
Metoda Cut-through jest szybsza
posiada jednak powaŜna wadę (jaką?)
Generalnie opóźnienia współczesnych
przełączników są niewielkie
rzędu 101 µs – przełączanie cut-through,
rzędu 102 µs – przełączanie store-and-forward
19
20
Współczesne sieci LAN oparte o przełączniki
Nadmiarowość połączeń dla zapewnienia
niezawodności powoduje pętle (przełącznik musi
obsługiwać protokół Spanning Tree)
Separacja portów (aby była moŜliwa, przełącznik
musi obsługiwać tzw. VLANy)
21