ETHERNET. Médiakommunikációs hálózatok (VIHIM161) Médiatechnológiák és -kommunikáció szakirány. Dr. Lencse Gábor



Hasonló dokumentumok
Ethernet hálózatok. Számítógép-hálózatok. Dr. Lencse Gábor. egyetemi docens Széchenyi István Egyetem, Távközlési Tanszék

Hálózati architektúrák és rendszerek. Szélessávú és Média-kommunikáció szakirány ősz

Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet. Jákó András BME EISzK

LOKÁLIS HÁLÓZATOK 1.RÉSZ

Hálózati architektúrák laborgyakorlat

Az Ethernet példája. Számítógépes Hálózatok Az Ethernet fizikai rétege. Ethernet Vezetékek

Hálózati Technológiák és Alkalmazások

Lokális hálózatok I. rész

Hálózat szimuláció. Enterprise. SOHO hálózatok. Más kategória. Enterprise. Építsünk egy egyszerű hálózatot. Mi kell hozzá?

- 1 - LAN (Helyi hálózti környezet)

Számítógépes Hálózatok és Internet Eszközök

LAN Technológiák. Osztott médium hálózatok. LAN-ok

MAC címek (fizikai címek)

Rohonczy János: Hálózatok

Helyi hálózatok. (LAN technológiák, közös médium hálózatok)

Lokális hálózatok. A lokális hálózat felépítése. Logikai felépítés

10 Gigabit Ethernet. Jákó András

Gigabit Ethernet, 10 Gigabit Ethernet 1. Bevezet

Bevezetés. Számítógép-hálózatok. Dr. Lencse Gábor. egyetemi docens Széchenyi István Egyetem, Távközlési Tanszék

Számítógépes Hálózatok 2012

Informatikai hálózattelepítő és - Informatikai rendszergazda

Számítógép hálózatok

Hálózati alapismeretek

A 35/2016. (VIII. 31.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Számítógépes Hálózatok 2008

Tájékoztató. Használható segédeszköz: -

Hálózati ismeretek. Az együttműködés szükségessége:

Fejezetünk során a következõkkel foglalkozunk:

Hálózatok. Alapismeretek. A hálózatok célja, építőelemei, alapfogalmak

A 35/2016. (VIII. 31.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Hálózati alapismeretek

Az adott eszköz IP címét viszont az adott hálózat üzemeltetői határozzákmeg.

Hálózati Architektúrák és Protokollok GI BSc. 3. laborgyakorlat

Számítógép hálózatok gyakorlat

Adatkapcsolati réteg 1

Tájékoztató. Értékelés. 100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 40%.

A 35/2016. (VIII. 31.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Hálózatok I. (MIN3E0IN-L) ELŐADÁS CÍME. Segédlet a gyakorlati órákhoz. 2.Gyakorlat. Göcs László

Hálózati architektúrák laborgyakorlat

Számítógép hálózatok Alternatív valóság Kovács Ákos

Számítógép-hálózatok zárthelyi feladat. Mik az ISO-OSI hálózati referenciamodell hálózati rétegének főbb feladatai? (1 pont)

Tájékoztató. Használható segédeszköz: -

Busz... LAN. Intranet. Internet Hálózati terminológia

A számítógépes hálózat célja

MAC alréteg. Számítógépes Hálózatok Protokollok korlátozott versennyel. Adaptív fa bejárás protokoll

Everything Over Ethernet

A 35/2016. (VIII. 31.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

13. KOMMUNIKÁCIÓS HÁLÓZATOK

6.óra Hálózatok Hálózat - Egyedi számítógépek fizikai összekötésével kapott rendszer. A hálózat működését egy speciális operációs rendszer irányítja.

Újdonságok Nexus Platformon

az egyik helyes választ megjelölte, és egyéb hibás választ nem jelölt.

III. előadás. Kovács Róbert

Járműinformatika Multimédiás buszrendszerek (MOST, D2B és Bluetooth) 4. Óra

Tartalom. 1. és 2. rétegű eszközök. Hálózati kábelek. Első réteg. UTP kábel. Az UTP kábel felépítése

HiCap a legjobb megoldás ha Gigabit Ethernetről

A MAC-cím (Media Access Control) egy hexadecimális számsorozat, amellyel még a gyártás során látják el a hálózati kártyákat. A hálózat többi eszköze

Kommunikációs rendszerek programozása. Switch-ek

MERRE TART A HFC. Koós Attila Gábor, Veres Zoltán , Balatonalmádi

Két típusú összeköttetés PVC Permanent Virtual Circuits Szolgáltató hozza létre Operátor manuálisan hozza létre a végpontok között (PVI,PCI)

Multiprotocol encapsulation (RFC1483) - IETF Classical IP over ATM (RFC1577) - IETF LAN Emulation (LANE) - ATM Forum Multiprotocol over ATM (MPOA) -

Gigabájtos ethernet PCI - kártya EN-9230TX-32 Rövidített telepítési útmutató (Q.I.G.)

Tartalom. 1. és 2. rétegű eszközök. Hálózati kábelek. Első réteg. UTP kábel. Az UTP kábel felépítése

Számítógép-hálózatok. Gyakorló feladatok a 2. ZH témakörének egyes részeihez

Számítógépes hálózatok

Hálózati architektúrák és Protokollok Levelező képzés - 1. Kocsis Gergely

Hálózatok Rétegei. Számítógépes Hálózatok és Internet Eszközök. TCP/IP-Rétegmodell. Az Internet rétegei - TCP/IP-rétegek

8.) Milyen típusú kábel bekötési térképe látható az ábrán? 2 pont

Hálózati architektúrák és protokollok

Optikai átalakító. Gyors telepítési útmutató (1)

Számítógépes Hálózatok ősz Adatkapcsolati réteg, MAC korlátozott verseny, Ethernet, WLAN; LAN-ok összekapcsolása

HÁLÓZATOK I. Készítette: Segédlet a gyakorlati órákhoz. Göcs László mérnöktanár KF-GAMF Informatika Tanszék tanév 1.

Programozható vezérlő rendszerek KOMMUNIKÁCIÓS HÁLÓZATOK 2.

TÁVKÖZLÉSI ISMERETEK

INFORMATIKAI PROJEKTELLENŐR 30 MB. Farkas József SZÁMÍTÓGÉP HÁLÓZATOK ALAPISMERETEK MMK- Informatikai projektellenőr képzés

Számítógép-hálózat. Célok: Erőforrás megosztás. Megbízhatóság növelése. Sebességnövelés. Emberi kommunikáció.

Számítógép-hálózat fogalma (Network)

Dr. Wührl Tibor Ph.D. LAN; Eth interfész

(1) 10/100/1000Base-T auto-sensing Ethernet port (2) 1000Base-X SFP port (3) Konzol port (4) Port LED-ek (5) Power LED (Power)

Tartalom. Az adatkapcsolati réteg, Ethernet, ARP. Fogalma és feladatai. Adatkapcsolati réteg. A hálókártya képe

Hálózati architektúrák laborgyakorlat

Szabó Richárd Számítógépes alapismeretek Első beadandó feladat

8. sz. melléklete Eredetileg a GTS Hungary Kft. által nyújtott szolgáltatásokra vonatkozó feltételek

IP alapú kommunikáció. 3. Előadás Switchek 3 Kovács Ákos

Ethernet/IP címzés - gyakorlat

Bánfalvy Zoltán, ABB Kft., MEE Vándorgyűlés, Budapest, Ethernet-hálózatok redundanciája IEC és IEC 62439

Számítógépes Hálózatok. 4. gyakorlat

Tartalom. Hálózati kapcsolatok felépítése és tesztelése. Rétegek használata az adatok továbbításának leírására. OSI modell. Az OSI modell rétegei

(Ethernet) Készítette: Schubert Tamás. LAN kapcsolás /1

Járműfedélzeti rendszerek II. 6. előadás Dr. Bécsi Tamás

Hálózati Technológiák és Alkalmazások. Vida Rolland, BME TMIT november 5. HSNLab SINCE 1992

HÁLÓZATOK I. Segédlet a gyakorlati órákhoz. Készítette: Göcs László mérnöktanár KF-GAMF Informatika Tanszék tanév 1.

Kapcsolódás a hálózathoz. 4. fejezet

Számítógépes Hálózatok

AST_v3\ A klasszikus Ethernet MAC protokollja

Address Resolution Protocol (ARP)

Dr. Wührl Tibor Ph.D. MsC 04 Ea. IP kapcsolás hálózati réteg

Hálózati alapismeretek

Hálózati architektúrák és Protokollok PTI 3. Kocsis Gergely

Informatikai hálózattelepítő és - Informatikai rendszergazda

Középpontban az optika

Átírás:

ETHERNET Médiakommunikációs hálózatok (VIHIM161) Médiatechnológiák és -kommunikáció szakirány 2013. április 19., Budapest Dr. Lencse Gábor tudományos főmunkatárs BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék lencse@hit.bme.hu

Az Ethernet helye Alkalmazási Megjelenítési Viszonylati Szállítási Hálózati Adatkapcsolati Fizikai (7. Application) (6. Presentation) (5. Session) (4. Transport) (3. Network) (2. Data Link) (1. Physical) Alkalmazási Szállítási Hálózati Hordozóhálózat (Application) (Transport) (Internet) (Link) ISO OSI TCP/IP A legnépszerűbb vezetékes lokális hálózat (LAN) Bizonyos típusai hozzáférési hálózatként (MAN) is használhatók 2

Az Ethernet igen rövid története A Xerox Palo Alto Research Center fejlesztette ki (kb. 1975.) A Digital Equipment, az Intel és a Xerox (DIX: DEC, Intel, Xerox) közös szabványa lett (1980., v2: 1982.) Az IEEE az IEEE 802.3-ban szabványosította (változtatásokkal) Ezért két változat létezik: Ethernet version 2 (DIX) IEEE 802.3 Különbségek elsősorban a MAC keretben (EtherType/Length mező) Topológia: eredetileg busz, majd csillag Átviteli közeg: eredetileg koaxiális kábel, majd különféle csavart érpáras kábelek és üvegszál Sebessége 30 év alatt 3-4 nagyságrenddel nőtt 10Mbit/s-ról 10Gbit/s-ra, de már 100Gbit/s szabvány is létezik 3

Az Ethernet főbb fajtái 1: IEEE 802.3 Ethernet (a klasszikus Ethernet) 10Base-5, 10Base-2, majd 10Base-T, (10BaseF) 2: IEEE 802.3u Fast Ethernet 100Base-TX, 100Base-FX, (100Base-T4, később 100Base-T2 is) 3: IEEE 802.3z és ab Gigabit Ethernet 1000Base-SX, 1000Base-LX, (1000Base-CX) és 1000Base-T 4: IEEE 802.3ae és an 10 Gbit/s Ethernet 10GBase-SR, 10GBase-SW,, 10GBase-LX4; és 10GBase-T Jelölések: Base: alapsávi kódolás; előtte álló szám: adatsebesség Mbit/s-ban 5 és 2: vastag/vékony koaxiális kábel, 500m/185m T/TX/T4/T2: csavart érpár FX, SX, LX, SR, SW: üvegszál 4

Az Ethernet-architektúra Helyesen: 100Base-TX, 1000Base-T 5

IEEE 802.3 Ethernet MAC és fizikairéteg-változatok CSMA/CD MAC AUI Interface 10Base5 (Thick Coax) 10Base2 (Thin Coax) 10Base-T (UTP cat 3,4,5) 10Base-F (Fibre) Ethernet fizikairéteg-változatok 6

MAU Fizikai réteg AUI Fizikai réteg - architektúra Medium Access Control (MAC) PLS Erre terjed ki az IEEE 802.3 szabvány PMA MDI átviteli közeg PLS Physical Layer Signalling MDI Medium Dependent Interface AUI Attachment Unit Interface MAU Medium Attachment Unit PMA Physical Medium Attachment 7

A fizikai réteg feladatai Bitfolyamok adása és vétele Vivőérzékelés Ütközés észlelése A jelek kódolás és dekódolása Előke (preamble) generálása Órajel generálása a szinkronizáláshoz 8

Kábelezési megoldások Eredeti vastag (yellow) kábeles Vékony kábeles 10Base-5 10Base-2 Aktív hubos hub = sokkapus ismétlő HUB 10Base-T 10Base-F Az összes későbbi változatban is ezt a megoldást használják. 9

Ethernet kábelezés: 10Base5 50 Ohmos lezárás Transceiver AUI - kábel Yellow Cable A transceiver csatlakoztatása a vastag koax kábelre a kábel bizonyos előre felkészített pontjaiban ún. vámpír csatlakozóval lehetséges. A transceiver a hálózati interfész kártyától (NIC) elválik (AUI kábel). 10

Ethernet kábelezés: 10Base2 50 Ohmos lezárás BNC RG 58C/U T-elosztó EAD A transceiver itt már a hálózati interfész kártyán helyezkedik el. A falicsatlakozóknál a vékony koax kábelt elvágják. Ha nincs gép, akkor ún. átkötésre van szükség. (A T-dugóhoz pedig két lengőkábel vezet.) (Az EAD német szabvány, számunkra érdektelen.) 11

A korszerű(bb) változatok kábelei Csavart érpáras kábelek (4 érpár) változatai, az alábbi jellemzőkkel Kategória: az átvitt jel sávszélessége szerint Cat3: 16MHz Cat4: 20MHz Cat5/Cat5e: 100MHz Cat6: 250MHz Cat7: 600MHz Felépítés: árnyékolás fajtája vagy hiánya adott helyen kívül egyben / belül érpáranként Jelölések U: nincs, F: fóliával, S: kábelharisnyával Üvegszálas kábelek Multimódusú (multi mode fiber) Monomódusú / Egyszeres módusú (single mode fiber) 12

Csavart érpáras kábelek felépítése 13

Csavart érpáras kábelek csatlakozója 8P8C connector: 8 Position 8 Contact (Ez az RJ45 csatlakozónak a precíz megnevezése.) Bekötési színsorrend szabványok: 14

Csavart érpáras kábelek használata MDI: Medium Dependent Interface: számítógépek hálózati interfésze. Adás az 1-2, vétel a 3-6 érintkezőkön. MDIX: Medium Dependent Interface Crossover: aktív eszközök hálózati interfésze. Adás a 3-6, vétel az 1-2 érintkezőkön. Összekötési szabályok: MDI (gép) és MDIX (aktív hálózati eszköz: switch vagy hub) közé egyenes kábel kell. Két azonos típusú interfész közé pedig keresztkábel kell. Az aktív eszközökön régebben (pl. 2000 előtt) volt egy uplink port: MDI, vagy egy port mechanikusan állítható volt: MDI/MDIX. Újabb aktív eszközökön Auto-MDIX: automatikusan a megfelelő típust állítja be, ezzel megszünteti a keresztkábel szükségességét. 15

Kódolási emlékeztető Néhány fontosabb alapsávi kódolás példával bemutatva (Most csak a Manchester és az MLT-3 fontos.) 16

Az Ethernet kódolásáról igen röviden 10Base5, 10Base2, 10Base-T Manchester kódolást használnak 100Base-TX 4bit/5bit kódolás + MLT-3; jelzési sebessége 125 Mbaud 1000Base-T Cat5 kábelen rendelkezésére áll 125 Mbaud PAM5 kódolással 2bit/szimbólum: 250 Mbit/s Mind a 4 érpár használatával: 1000 Mbit/s A szuperpozíció elvét kihasználva duplex működésre képes! A vett jelből kivonja a saját adását. 17

Illusztráció: Ethernet vonali jelminták 10Base5/10Base2/10Base-T 100Base-TX 18

Medium Access Control CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD), (1-perzisztens a CSMA benne) Az állomás figyeli a csatornát, a vivőt (carrier sense) Ha nem érzékel adást, elkezdi küldeni a keretet Ha 2 v. több állomás ad, akkor ütközés lép fel, ezt érzékelve (ütközésérzékelés - collision detection) rövid idő (32 bit zavaró jel adása) után mindegyik abbahagyja az adást Bizonyos (véletlen) késleltetést követően az állomás újból megkísérli az adást A CSMA/CD-hez szükséges, hogy: Vivőt (más állomás adását) érzékeljünk adás előtt Érzékeljük adás alatt, hogy más is ad (collision detection) 19

A CSMA/CD elvi működése az állomás adásra kész a csatorna érzékelése szabad adás és a csatorna érzékelése foglalt ütközés észlelése várakozás a backoff stratégia szerint zavaró jel ( jam ) adása adás befejezése 20

Az Ethernet MAC-protokollja 21

Az ütközésérzékeléshez szükséges min. kerethossz Grafikus ábrázolás: az ütközési területnek folytonosnak kell lennie a busz mentén Legkedvezőtlenebb esetben is (két állomás a busz két végén) minden állomás érzékelje az ütközést: 2L T1 C T1: keretidő egy szegmenshez L: szegmens (busz) hossza C: jelterjedési sebesség Az eredeti 10Base5-nél: L = 500 m; C= 2 10 8 m/s Egy fizikai hálózatban max 5 szegmens, 4 repeaterrel összekötve kb. T = 51,2 μs Így 10 Mbit/s-mal számolva: 51,2 μs 512 bit = 64 bájt 22

Nagysebességű Ethernet szabványok Fast Ethernet IEEE 802.3u Gigabit Ethernet IEEE 802.3z IEEE 802.3ab 10 Gigabit Ethernet IEEE 802.3ae IEEE 802.3an stb. Jellemzők 10/100 Mbit/s Ütköztetési ablak Keretek közötti idő Küldési próbálk. Visszalépési alg. limitje Max. keretméret 1518 byte 1 Gbit/s 10 Gbit/s 64 byte 512 byte n.a. 96 bit 96 bit 96 bit 16 16 n.a. 10 10 n.a. 1518 byte 1518 byte Min. keretméret 64 byte 64 byte 64 byte 23

Fast Ethernet Minden gyors-ethernet csillag topológiájú Aktív eszköze: hub vagy switch (lásd később), Átviteli közege: csavart érpáras kábel vagy üvegszál. Változatok: 100Base-TX Cat5 kábel, 2 sodrott érpár, 100 m 4B/5B kódolás + MLT-3 (a Manchester-kódolás helyett) A 32-ből 16 az adatra, plusz pár vezérlésre, a maradék kihagyva, mert nem jó a szinkronizálás szempontjából (Az MLT-3 a 0 bitnél nem vált szintet.) 100Base-FX Két multimódusú fényvezető szál, 2 km 100Base-T4 (nálunk nincs jelentősége) Cat3 sodrott érpár, 25 MBaud jelzési sebesség, irányonként 3 érpárat használ: csak half duplex, 100 m 100Base-T2 (nálunk nincs jelentősége) Cat3 sodrott érpáron, full duplex két érpáron, 100m elvi érdekessége, hogy a technológiáját az 1000Base-T használja 24

Gigabit Ethernet áttekintés A Gigabit Ethernet is Ethernet, csak gyorsabb Megőrizte a 802.3 keretformátumot Visszafele kompatibilis Üveg és réz közegeken IEEE 802.3z: 1000Base-SX, 1000Base-LX, (1000Base-CX) IEEE 802.3.3ab: 1000Base-T (Cat5 kábelezésen is működik!) Half-duplex működés: továbbra is CSMA/CD További lépések nélkül csak 25 m. Nagyobb távolságok érdekében: (1) Carrier extension (2) Frame bursting Full-duplex működés Egyidejű átvitel mindkét irányban Nincs ütközés 25

Gigabit Ethernet funkcionális elemek Media Access Control (MAC) full duplex és/vagy félduplex Gigabit Media Independent Interface (GMII), opcionális 8B / 10 B kódolás/dekódolás 1000Base-T kóder/dekóder 1000Base-LX LWL üvegszál 1000Base-SX SWL üvegszál 1000Base-CX árnyékolt szimm. réz érpár 1000Base-T UTP Cat 5 SMF - 5 km 50µ MMF - 550 m 62,5µ MMF - 550 m 50µ MMF - 550 m 62,5µ MMF - 275 m 802.3z fizikai réteg 25 m 100 m 802.3ab fizikai réteg 26

Gigabit Ethernet távolságok 1000Base-LX 1300nm 50µ MMF 62.5µ MMF 9µ SMF 1000Base-SX 850nm 62.5µ MMF 50µ MMF 1000Base-T réz (UTP) 1000Base-CX réz (twinax) 25m gépterem 100m 275m >500m 5km épületi gerinc Campus gerinc 27

Gigabit Ethernet keret adása 1 Half-Duplex módban: Alapvetően úgy, mint a klasszikus Ethernet (CSMA/CD) De: most sokkal rövidebb a keretidő! Két lehetőség kínálkozik: Növeljük meg a min. kerethossz értékét Toldjuk meg adatokat nem szállító vivő kiterjesztő (carrier-extension) bitekkel a keretet a végén Az utóbbi nem sérti meg az Ethernet szabványt, ezért ezt választották 7 1 6 6 2 3/4 variable 4 PA SFD DA SA LEN LLC Data PAD FCS Extension minframesize slottime Late collision threshold (slot time) Carrier duration PA Preamble LLC Logical Link Control DA Destination Address PAD Padding SA Source Address FCS Frame Check Sequence (CRC-32) SFD Start of Frame Delimiter LEN Length/EtherType 28

Gigabit Ethernet keret adása 2 Frame bursting Egy másik lehetőség a vivő kiterjesztésére Lehetővé teszi egy felhasználó számára, hogy (rövid) keretekből többet adjon le egymás után anélkül, hogy lemondana a közegről (megszüntetné a vivőt) Amikor eléri a burst limitet, akkor még befejezheti az utolsó keret adását MAC frame w. extension Interframe MAC frame Interframe MAC frame Burst limit Carrier duration 29

10 Gbit/s Ethernet áttekintés A 10 Gigabit-Ethernet Alliance 1999-ben alakult http://www.10gea.org IEEE 802.3ae-2002 célja Újabb 10-szeres sebességnövekedés Ethernet alkalmazása WAN célokra is CSAK full-duplex, csak üvegszál, többé már nem CSMA/CD 7 különböző PHY réteg (10GBase-SR/SW/LR ) Az architektúrában új elem a WIS: WAN Interface Sublayer IEEE 802.an-2006 Csavart érpáron működik (Cat7: 100m, spec. Cat6: rövidebb táv.) 30

Az IEEE 802.3ae által támogatott PHY rétegek Név Mit takar? Távolság [m] Üvegszál típusa 10GBase-SR 10GBase-SW 10GBase-LR 10GBase-LW 10GBase-ER 10GBase-EW Serial 850 nm w/o WAN mapping Serial 850 nm w/ WAN mapping Serial 1310 nm w/o WAN mapping Serial 1310 nm w/ WAN mapping Serial 1550 nm w/o WAN mapping Serial 1550 nm w/ WAN mapping 65 MMF 65 MMF 10000 SMF 10000 SMF 40000 (up to 80 km) SMF 40000 (up to 80 km) SMF (10GBase-LX4) 1310 nm WWDM LAN 300 (MMF)/10000 (SMF) MMF/SMF 31

Carrier Class Ethernet mint lehetőség A LAN-ok 98%-a Ethernet Az összes forgalom 95%-ának legalább egyik végpontja Ethernet Az Interneten mért forgalom gyakorlatilag 1500 byte-osnál nem hosszabb hasznos teherből (payload) áll Logikus lépés lenne az Ethernetet kiterjeszteni MAN-ra és WAN-ra Így előbb-utóbb végponttól végpontig Ethernet lenne. Felmerülő problémák: Tényleg mindent a 2. rétegben kell elvégezni? Útválasztás, alhálózatokra bontás, biztonság, QoS, menedzsment? Ha mindezekre a problémákra a jelenlegi hálózatok által nyújtottal egyenértékű megoldást sikerül találni, akkor azt a technológiát Carrier Grade vagy Carrier Class Ethernetnek lehet nevezni. A Metro Ethernet Forum annak a specifikációján dolgozik, hogy ez mit is jelent 32

Az Ethernet keretek felépítése 7 byte előtag: 7x 10101010 1 byte keret kezdet határoló: 10101011 6 byte célcím 6 byte forráscím 2 byte EtherType (DIX) vagy Length (IEEE802.3) Megkülönböztetésük ÉRTÉK alapján! (pl. 0x0800: IP; 500: hossz) 46-1500 byte adatmező A keret hossza min. 64 byte kell, hogy legyen, szükség esetén az adatmezőt kiegészítik 46 byte-ra: ez a helykitöltő (padding) 4 byte ellenőrző összeg (FCS) 33

Az Ethernet címek felépítése Forrás: http://en.wikipedia.org/wiki/file:mac-48_address.svg Az OUI-t az IEEE osztja ki a gyártók részére A címek megjelenése a hálózati közegen: MSB: Most Significant Byte first, azaz legnagyobb helyiértékű byte elöl lsb: least significant bit first: legkisebb helyiértékű bit elöl azaz először Individual/Group, aztán Universal/Local bit, majd a többiek 34

Ethernet címzési módok 1 unicast (egyedi címzés) Jelölése: az OUI-ban az első bájt legkisebb helyi értékű bitjének (Individual/Group) értéke 0. A keret a célcímként megadott MAC címmel rendelkező hálózati interfésznek szól. multicast (csoportcímzés) Jelölése: az OUI-ban az első bájt legkisebb helyi értékű bitjének (I/G) értéke 1, de nem lehet az összes címbit 1-es. A keret az adott csoportba tartozó összes eszköznek szól. broadcast (üzenetszórás) Jelölése: a cím összes bitje 1. A keret az adott hálózat minden eszközének szól. A fenti címzési módok csak a célcímre vonatkoznak, a forráscím csak unicast lehet! 35

Ethernet címzési módok 2 Vannak előre definiált Ethernet csoportcímek (well-known Ethernet multicast addresses) bizonyos csoportok/feladatok számára, például IPv4 és IPv6 multicasthoz vagy például switchek/bridge-ek között a Spannig Tree Protocolhoz. Példák: http://en.wikipedia.org/wiki/multicast_address#ethernet Egy hálózati interfész alapértelmezésben mely kereteket vesz? azokat a unicast címre küldött kereteket, ahol célcím az interfész egyedi címe azokat a multicast címre küldött kereteket, amely multicast csoportnak az interfész tagja az összes broadcast címre küldött keretet. Promiscouos mode: a hálózati interfész olyan működési módja, amikor válogatás nélkül minden keretet vesz. 36

Ethernet szegmensek összekapcsolása Az Ethernet szegmenseket összekapcsolhatjuk akár fizikai, akár adatkapcsolati szinten. Az összekapcsoláshoz használt eszközöket más névvel illetjük busz topológiájú (10Base5, 10Base2) illetve csillag topológiájú (10Base-T, 100Base-TX, stb.) hálózatoknál OSI \ topológia réteg \ busz csillag adatkapcsolati bridge switch fizikai repeater hub 37

Fizikai szintű összekapcsolás A szegmensek fizikai szintű összekapcsolásakor jelismétlést végzünk: az egyik szegmensben beérkező jelet (jelregenerálás után) továbbítjuk a másik (vagy többi) szegmensbe és viszont. Az összekapcsolt szegmensek állomásai ugyanazon a csatornán osztoznak Például (az alábbi ábrán) ha A üzen B-nek, akkor vele egyidejűleg D már nem üzenhet E-nek, mert ütköznének. 38

Adatkapcsolati szintű összekapcsolás A szegmensek adatkapcsolati szintű összekapcsolásakor mindegyik szegmensben lejátsszuk a MAC protokollt: A bridge a címek alapján szűr: megtanulja, melyik állomás melyik portján van, és csak akkor továbbít, ha kell. Az egyes szegmenseken belüli forgalom a többit nem terheli. Például ha A üzen B-nek, vele egyidejűleg D is üzenhet E-nek. 39

A switchek működési módjai A switchek funkcionalitásukban megfelelnek a bridgeeknek, de többféle működési módjuk van: store and forward: végigveszik és tárolják a keretet, majd a MAC protokoll szabályai szerint továbbítják (ez felel meg a bridge-eknek) cut-through: elkezdik venni a keretet, majd kis késleltetéssel (a célcím megállapítása után) a MAC protokoll szabályai szerint továbbítják adaptive: a fenti két mód közül a forgalomnak megfelelőt használják: kis forgalom esetén cut-through üzemmódban működnek, majd ha az ütközések másodpercenkénti száma meghalad egy korlátot, átváltanak store and forward üzemmódra. Ha az ütközések száma lecsökken, akkor természetesen ismét cutthrough üzemmódra váltanak. 40

Ütközési és szórási tartományok collision domain: ütközési tartomány: azok az állomások tartoznak bele, amelyek keretei ütközhetnek; ezek azonos, vagy repeaterekkel/hub-okkal összekapcsolt szegmenseken vannak. Elválasztásra használhatók: bridge-ek, switchek. broadcast domain: azok az állomások tartoznak bele, amelyek broadcast üzenettel egymást el tudják érni. A repeater, hub, bridge, switch eszközök mindegyike továbbítja a broadcast-okat. Elválasztásra routert vagy VLAN-t lehet használni. 41

Virtuális LAN-ok fogalma VLAN-1 VLAN-2 SWITCH A két VLAN olyan, mintha két külön hálózat lenne! A kék és a piros állomások nem látják egymást MAC szinten. De a szerver mindkét VLAN-ban benne van, vele minden állomás kölcsönös elérhetőségi viszonyban van. Hasznos a fölösleges broadcast forgalom kiszűrésére és a többi VLAN-ból történő lehallgatás kivédésére. 42

Hogyan valósítható meg a VLAN? Ha egy switchünk van, akkor a portjaira különböző VLAN ID-ket beállítva elérhetjük, hogy az eszközt a felhasználók számára érzékelhetően több switchként használhassuk: az azonos VLAN ID-jű portok egy-egy virtuális switchet alkotnak. Gondolkodtató: Egyetlen switch esetén a VLAN ID-ket a menedzsment felületen beállítva a switch teszi a dolgát: a kívánt működést elértük; a helyzet olyan, mintha több switchünk lenne. Mi van több switch esetén, ha a fizikai topológiától eltérő logikai topológiát szeretnénk? Meg szeretnénk adni, hogy mely switch mely portjai tartozzanak egy-egy VLAN-ba. Hogyan tudjuk ezt egy több eszközből álló rendszerben megvalósítani? 43

VLAN megvalósítások Több gyártó specifikus protokoll is létezik, például: Cisco: ISL (Inter-Switch Link) 3Com: VLT (Virtual LAN Trunking) Az elterjedt szabványos megoldás IEEE 802.1Q VLAN Tagging 44

IEEE 802.1Q VLAN Tagging 1 Az IEEE 802.1Q (VLAN Tagging) nem beágyazást használ, hanem mezők beszúrásával módosítja az Ethernet keretszerkezetet: Forrás: http://en.wikipedia.org/wiki/file:tcpip_802.1q.jpg A fenti ábrán bemutatott módon a forrás MAC cím és az EtherType mező közé kerül az IEEE 802.1Q header. Következmények: a keret mérete 4 bájttal nő (így a max. keretméret is változik!) az ellenőrző összeget újra kell számítani. 45

IEEE 802.1Q VLAN Tagging 2 Az IEEE 802.1Q header felépítése: TPID: Tag Protocol Identifier: 16 biten a 0x8100 érték, az EtherType "helyén" jelzi, hogy IEEE 802.1Q-t használunk. TCI: Tag Control Identifier: (az alábbi mezőkből áll): PCP: Priority Code Point: 3 biten IEEE 802.1p prioritás adható meg: 0: best effort, 7: a legmagasabb. CFI: Canonical Format Indicator: 1 bites mező: az értéke ha 0, akkor a MAC címek kanonikus formátumúak, vagyis az lsb (legkisebb helyi értékű bit elöl) sorrendet követik; ha 1, akkor nem! VID: VLAN Identifier: 12 biten a VLAN azonosítója. A 0 jelentése, hogy nincs VLAN, csak a prioritást használjuk. A csupa 1-es érték fenntartott. Így 4096-2 = 4094 db VLAN lehet, amiből az 1-est menedzsment célokra szokták fenntartani. 16 bit 3 bit 1 bit 12 bit TPID TCI PCP CFI VID 46

IEEE 802.1Q VLAN Tagging 3 Lehetséges több szintű tagging is. Például egy szolgáltatónak telephelyeken átnyúló VLAN-okat kell összekötnie. Ilyenkor a többszörös beágyazáshoz hasonlóan többször történik mező beszúrása: az újabb 4 bájt mindig a kapott keret forráscím mezője után kerül beszúrásra, de a szolgáltató ilyenkor a 0x9100 TPID-et (nagyobb mélység esetén: 0x9200, 0x9300) használja. Több switchből álló hálózatban egy lehetséges felépítés: Edge switchek: ahova az állomások kapcsolódnak; ezek felelősek a címkék (VLAN Tag-ek) beszúrásáért illetve eltávolításáért. Core switchek: az edge switcheket kötik össze (gerinc), hozzájuk állomások csak edge switcheken keresztül csatlakoznak. 47

IEEE 802.1D Spanning Tree Protocol feszítőfa protokoll: 2. szintű aktív eszközök által kialakított, potenciálisan hurkot tartalmazó gráfot körmentessé tesz azáltal, hogy csak valamely feszítőfa mentén van kerettovábbítás. Különösen fontos a broadcast üzenetek szempontjából, de hasznos a minimális költségű út megtalálása is. A redundáns gráf élek a meghibásodások esetén hasznosak. A 01:80:C2:00:00:00 multicast MAC címet használja, EtherType: 0x0802 48

Kérdések? KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! Dr. Lencse Gábor tudományos főmunkatárs BME Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék lencse@hit.bme.hu 49