Различия между версиями 35 и 36
Версия 35 от 2008-07-06 17:02:31
Размер: 11957
Редактор: Allena
Комментарий:
Версия 36 от 2008-07-06 17:03:05
Размер: 19866
Редактор: eSyr
Комментарий:
Удаления помечены так. Добавления помечены так.
Строка 2: Строка 2:

'''Ethernet'''

''Сетевые кабели''

В стандартах Ethernet первых версий(v1.0 и v2.0) использовался коаксиальный кабель. Позже появилась возможность использовать качестве кабеля связи также витую пару и оптический кабель. В настоещее время наиболее часто используется витая пара.
Существует 8 спецификаций витой пары, включая подкатегории --- cat1-cat6, cat5e, cat6a. Кабель пятой категории обычно используется для сетей с пропускной спосбоностью до 100 МБит, для сетей с большей пропускной способностью используются категории 6 и 6a. Кабель пятой категории состоит из четырех пар изолированных проводников, переплетенных между собой с разным шагом. В каждой паре один провод используется для передачи данных, другой для заземления, что позволяет уменьшить помехи. Но, в следствие такой схемы, появляется ограничение на длину расплетенной части кабеля. В сетях с пропускной способностью до 100 МБит используются только две пары, в гигабитных(?) --- все четыре. В кабелях 6-й категории между парами проложена крестообразная (в сечении) вставка, что обеспечивает лучшую защиту от помех, но накладывает более сильные ограничения на изгиб.

''Дисциплина передачи''

В Etehernet подразумевается существование общей среды передачи данных. Любой участник сети в любой момент может решить передать данные любому другому участнику. Возникает несколько проблем, для решения которых определяется "дисциплина передачи данных".

1. Определение, свободна ли среда передачи данных.
Прежде чем что-либо передавать, сетевое устройство определяет, свободна ли среда. Если среда свободна, то происходит передача, в противном случае передача откладывается на некоторое, случайное время. При каждой неудачной попытке срок ожидания удваивается. Это позволяет избежать так называемого request storm, когда после долгого ожидания сразу много участников посылают свои запросы. Случайность времени ожидания обеспечивается простейшим встроенным в сетевую карту генератором псевдослучайных чисел, инициализируемым, например, MAC-адресом.

2. Разрешение коллизий при попытке одновременной передачи данных.
Если два участника одновременно проверили, что среда свободна и одновременно же начали передавать, возникает т.н. коллизия. Устройства должны уметь определить факт коллизии. В такой ситуации вновь используется алгоритм из первого пункта, передача откладывается на случайное время.
##А как диагностируется коллизия? Собственно отличие от первого пункта только в этом
## Ну вот когда мы с тобой начнём одновременно что-то говорить, наверное, это заметим и оба замолчим, и будет непонятно, кому дальше говорить :)

3. Уникальная адресация.
В сети Ethernet каждое устройство имеет уникальный идентификатор -- MAC-адрес.

Любое устройство может распознать MAC-адрес другого.
## а это предложение как понимать? оно может его спросить об адресе? или что?...
## да. по определению данном на лекции локальная сеть- это множество устройств которые видят друг друга напрямую. Для того чтоб узнать мак-адрес другой сетевой карты из IP используеться ARP (RFC 826) Я правильно понял сть вопроса?
## IP-адреса -- это уже уровнем выше, это чтобы можно было c уровня IP на уровень Ethernert спуститься, а тут вроде как сказано только про MAC адреса. Я проясню по аудио.

В каждом пакете этого уровня (Ethernet-фрейме) содержатся MAC-адреса отправителя и получателя и другая служебная информация. Тем не менее, использование MAC-адресов для универсальной нумерации невозможно.
##Почему?
## Потому что нужно тогда централизованно контролировать производителей сетевых карт, вобщем, это задача не для уровня локальных сетей. Видимо. Нужно сформулировать.
## отому что я уже две сетевые карты в своей жизни угроюил. и одну- мене чем за полгода. Это слишком ненадежная адресация.
Но требование уникальности устройств в рамках одной среды передачи данных выполнено, и дисциплина передачи обеспечивает работоспосбность сети.
##Суть не в том, чтобы это почему в комментах объяснить, а в том что это висящий вопрос для любого читателя которому материал внове. И надо либо добавлять какое то объяснение, либо таки убирать необъясненное утвержденное. Имхо.
##Ну вот приняли же решение назначать мировые уникальные адреса не интерфейсам, а целым компьтерам (IP), да и то это не всегда соблюдается (см. провайдеры домашних сетей с NAT'ом). Может с IPv6 станет лучше, там-то вроде собираются IP-шники именно на заводе зашивать. Тоже попробую прояснить.

Физический и канальный уровни

Ethernet

Сетевые кабели

В стандартах Ethernet первых версий(v1.0 и v2.0) использовался коаксиальный кабель. Позже появилась возможность использовать качестве кабеля связи также витую пару и оптический кабель. В настоещее время наиболее часто используется витая пара. Существует 8 спецификаций витой пары, включая подкатегории --- cat1-cat6, cat5e, cat6a. Кабель пятой категории обычно используется для сетей с пропускной спосбоностью до 100 МБит, для сетей с большей пропускной способностью используются категории 6 и 6a. Кабель пятой категории состоит из четырех пар изолированных проводников, переплетенных между собой с разным шагом. В каждой паре один провод используется для передачи данных, другой для заземления, что позволяет уменьшить помехи. Но, в следствие такой схемы, появляется ограничение на длину расплетенной части кабеля. В сетях с пропускной способностью до 100 МБит используются только две пары, в гигабитных(?) --- все четыре. В кабелях 6-й категории между парами проложена крестообразная (в сечении) вставка, что обеспечивает лучшую защиту от помех, но накладывает более сильные ограничения на изгиб.

Дисциплина передачи

В Etehernet подразумевается существование общей среды передачи данных. Любой участник сети в любой момент может решить передать данные любому другому участнику. Возникает несколько проблем, для решения которых определяется "дисциплина передачи данных".

1. Определение, свободна ли среда передачи данных. Прежде чем что-либо передавать, сетевое устройство определяет, свободна ли среда. Если среда свободна, то происходит передача, в противном случае передача откладывается на некоторое, случайное время. При каждой неудачной попытке срок ожидания удваивается. Это позволяет избежать так называемого request storm, когда после долгого ожидания сразу много участников посылают свои запросы. Случайность времени ожидания обеспечивается простейшим встроенным в сетевую карту генератором псевдослучайных чисел, инициализируемым, например, MAC-адресом.

2. Разрешение коллизий при попытке одновременной передачи данных. Если два участника одновременно проверили, что среда свободна и одновременно же начали передавать, возникает т.н. коллизия. Устройства должны уметь определить факт коллизии. В такой ситуации вновь используется алгоритм из первого пункта, передача откладывается на случайное время.

3. Уникальная адресация. В сети Ethernet каждое устройство имеет уникальный идентификатор -- MAC-адрес.

Любое устройство может распознать MAC-адрес другого.

В каждом пакете этого уровня (Ethernet-фрейме) содержатся MAC-адреса отправителя и получателя и другая служебная информация. Тем не менее, использование MAC-адресов для универсальной нумерации невозможно.

Но требование уникальности устройств в рамках одной среды передачи данных выполнено, и дисциплина передачи обеспечивает работоспосбность сети.

Исследуем сеть на физическом уровене. Рассмотрим сеть Ethernet. Увидеть имеющиеся в системе сетевые интерфейсы можно воспользовавшись командами ip link или ip l.

Пример

[root@demo ~]# ip link
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 16436 qdisc noqueue
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast qlen 1000
    link/ether 08:00:27:50:7a:b1 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

В данном примере в системе есть 2 интерфейса:lo и eth0.

Даже в отсутствие физических сетевых адаптеров,в Linux имеется один сетевой интерфейс -- так называемый loopback (обратная петля). Этот интерфейс предоставляет возможность подключения к самому себе. Подобное может быть удобно, например, при отладке работающих с сетью программ в условиях отсутствия сети из нескольких компьютеров.

Традиционно интерфейсы Ethernet-адаптеров именуются ethN: eth0, eth1, и т.п.

После строк link/loopback и link/ether в результатах команды ip link указаны MAC-адреса соответствующих интерфейсов. MAC-адрес состоит из 6 байт. Обычно записывается в шестнадцатеричном виде, байты отделяются :.

У интерфейса lo(обратной петли) MAC-адрес нулевой.

Если интерфейс соответствует физическому адаптеру, то выдается MAC-адрес физического адаптера, обычно присваивымый ему производителем. Первые три байта соответствуют коду производителя, последние -- уникальному коду самого адаптера. Современные адаптеры позволяют изменять MAC-адрес, однако это не рекомендуется.

После строки brd указан еще один MAC-адрес --- это так называемый broadcast (широковещательный) адрес. Он используется для того, чтобы послать некоторый фрейм сразу всем адаптерам, подключенным к данной среде. У lo его по понятным причинам нет, а у eth0 он состоит из все единиц в двоичном представлении.

Сравнение mac-адреса получателя фрейма и mac-адреса сетевого адаптера производится на аппаратном уровне, поэтому чужие пакеты адаптер может отбросить самостоятельн, и операционная система об этом даже не узнает.

В некоторых случаях бывает полезно перевести адаптер в так называемый promiscuous (неразборчивый) режим. В этом случае адаптер будет принимать для операционной системы все пакеты, которые передаются по сети, в частности те, которые не адресованы ему (и не широковещательные). Вообще говоря, именно таким спсобом сканируют чужой траффик и из него выделяют разного рода пароли. Есть, впрочем, и метод выявляения таких шпионов: пишется программа, которая генерирует большое количество фреймов, которые адресованы несуществующим получателям. Адаптеры, работающие в обычном режиме, их незаметно проигнорирут, а если в сети есть система, адаптер которой прослушивает весь траффик, то её наблюдаемые свойства изменятся: она станет хуже отвечать на пинг, и т.п.

Можно дать такое определение: локальная сеть --- это множество узлов, которые равноправно общаются между собой через одну среду передачи данных.

Сетевой уровень

Организация передачи данных на сетевом уровень предполагает, что компьютеры соединены между собой несколькими средами передачи данных, вообще говоря, совершенно различными. На этом уровне нужно решить две задачи:

  1. Однозначно идентифицировать все компьютеры в глобальной сети, чтобы их адресовать и отличать друг от друга,
  2. Организовать маршрутизацию данных от одного компьютера к другому через некоторое количество промежуточных узлов.

Инкапсуляция протоколов TCP/IP

Инкапсуляция протоколов выражается в том, что данные, требуемые для передачи в рамках работы протокола некоторого уровня инкапсулируются в пакеты протокола более низкого уровня.

Например, пусть у нас работает FTP-клиент. Будучи сам на прикладном уровне, он приготовил FTP-специфический массив данных, например, большой файл и собирается его передать, воспользовавшись услугами нижнего, транспортного уровня (допустим, TCP). Для передачи по TCP этот массив должен быть разбит на фрагменты определенного размера. Каждый такой фрагмент инкапсулируется в TCP-пакет и снабжается дополнительной служебной информацией, характерной для протокола TCP. На этом дело не останавливается. Для передачи каждого TCP-пакета средствами IP он должен быть, в свою очередь разбит на фрагменты определенного размера (характерного для IP). Каждый из этих фрагментов инкапсулируется в IP-пакет и снабжается своей служебной информацией, на этот раз характерной для протокола IP. Допустим, по правилам маршрутизации выяснилось, что нам нужно передать этот пакет нашему ближайшему соседу по сети. Операция повторяется снова --- IP-пакет разбивается и инкапсулируется в несколько пакетов физического уровня, например, ethernet-фреймов.

После передачи фреймов по физическому каналу происходит обратное преобразование: из "фарша" восстанавливается "корова": протокол физического уровня Ethernet составляет из нескольких своих фреймов некоторый набор данных, который передает на уровень выше. Протокол IP в этом наборе данных узнаёт IP-пакет и интерпретирует служебную информацию, в частности IP-адрес. Предположим, по правилам маршрутизации IP-пакет надо отправить следующему соседу. Тогда он снова передаётся на физический уровень, где инкапсулируется в несколько фреймах, и т.д. Если IP-протокол решит, что именно эта машина является получателем, то он из нескольких IP-пакетов соберёт некоторый набор данных, и передает его на уровень TCP, который узнает в этом наборе TCP-пакет и обработает его подобающим образом.

В некоторых случаях может быть так, что ip-пакеты собираются до tcp, чтобы решить, что делать дальше. Это надо всегда иметь в виду.

Инкапсуляция протколов приводит к накладным расходам: фактически по сети передаётся существенно больше данных, чем было запланировано прикладном уровне.


Сведения о ресурсах

Готовность (%)

Продолжительность (ак. ч.)

Подготовка (календ. ч.)

Полный текст (раб. д.)

Предварительные знания

Level

Maintainer

Start date

30

1

1

1

1

PavelSutyrin, Allena

02.07.2008


PspoClasses/080702/03Ethernet (последним исправлял пользователь VsevolodKrishchenko 2008-08-21 00:18:56)