شبکه هاي کامپيوتري

1. شبکه هاي کامپيوتري مبحث ششم: پروتکل TCP/IP بخش چهارم: پروتکل اترنت وحید حقیقت دوست دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شاهد

2. IEEE 802 LAN standards • در استاندارد IEEE 802 یک لایه LLC وجود دارد و برای هر تکنولوژی ارتباطی MAC مرتبط با آن تکنولوژی درنظر گرفته شده است • زیر لایه MAC خدمات ارسال بدون اتصال را فراهم میکند. بطور عمومی در زیر لایه MAC هیچ گونه کنترل خطا انجام نمیشود • پروتکل اترنت شامل 802.2+802.3 به همراه لایه فیزیکی میباشد LLC MAC

3. LAN Standards (IEEE)

4. اترنت در تکنولوژی های LAN از دیگران پیشروتر است • بسیار ساده است حتی برای نرخ های ارسال 100Mbps • پر استفاده ترین تکنولوژی مورد استفاده در شبکه های LAN است • نسبت به token LANs و ATM ساده تر است • برای تبادل اطلاعات با نرخهای بالاتر:10, 100, 1000, 10000, 40000 Mbps نیز توسعه یافته است

5. اترنت از CSMA/CD استفاده 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 تلاش برای ارسال مجدد، واسط یک زمان تصادفی را منتظر میماند (random access) • واسط های مختلف بطور میتوانند به کانال دسترسی داشته و اطلاعات 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)

6. 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) Channel Busy Yes No K=10 K=N Inter-frame Gap allows receivers time to settle yes No N<10 Wait Inter-frame Gap 96 bit-time Frame Transmission & Channel Sense Too Many Attempts? N<15 N=15 Abort Transmission; Send Jam Signal(3Bytes) Increment Attempts N++ Busy Collision Frame successfully transmitted Unsuccessful transmission, Excessive Collisions

7. CRC Pad Data Type SA DA SFD Preamble فرمت فریم اترنت Bytes: 7 1 6 6 2 0-46 4 46 to 1500 Bytes Mini :6+6+2+46+4= 64 Bytes (512 bits) Max :6+6+2+1500+4= 1518 Bytes • 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.

8. سرویس بدون اتصال، غیر قابل اعتماد • Connectionless:هیچ گونه همگام سازی و هماهنگی بین فرستنده و گیرنده صورت نمی پذیرد. • Unreliable:ماشین دریافت کننده پیامهای ACK و یا NACK را برای فرستنده ارسال نمیکند • برخی از دیتاگرامها از دنباله دیتاگرامهای ارسال شده به شبکه ممکن است به مقصد نرسند • چنانچه پروتکل لایه بالا TCP باشد، دیاگرامها مجدد ارسال شده و برنامه کاربردی حذف بسته ها را متوجه نمیشود • در غیر اینصورت برنامه کاربردی متوجه حذف بسته ها میشود

9. آدرس های شبکه و آدرس های فیزیکی آدرس IP32 بیتی: • آدرس منطقی لایه شبکه میباشد • برای تحویل دیتاگرامها به مقصد در شبکه IP استفاده میشود آدرس فیزیکی (آدرس MAC یا آدرس اترنت): • برای انتقال دیتاگرام از یک میزبان به میزبان دیگر در همان شبکه استفاده می شود • یک آدرس 48 بیتی (6 بایتی) میباشد که در حافظه خواندنی NIC ثبت شده است.

10. فرایند تبدیل آدرس منطقی به آدرس فیزیکی • همانطور که قبلاً اشاره شد در پروتکل IP از آدرسهای منطقی برای شناسایی میزبانها استفاده می شود. • هنگامی که بسته IP به لایه پیوند داده تحویل و از طریق SAP به 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

11. آدرس فیزیکی • اختصاص آدرس MAC توسط IEEE مدیریت میشود. • به هر شرکت صنعتی که قصد تولید NIC داشته باشد، یک فضای آدرس اختصاص می یابد. • آدرس فیزیکی مربوط به هر NIC منحصر بفرد است • در مقایسه با آدرسهای منطقی IP، که 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 IP باید قوانین به شناسه شبکه و اطلاعات میزبانها رعایت شود

12. فرمت آدرس فیزیکی • هر شرکت تولیدی (برای مثال 3com) یک شناسه منحصر بفرد با عنوان vendor block code دارد • به هر دستگاه تولید شده توسط شرکت یک شناسه منحضر بفرد داده میشود.

13. 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 LAN 8B-B2-2F-54-1A-0F 240.108.12.03 240.108.12.06 5C-66-AB-90-75-B1 61-BC-85-50-C1-7B

14. 223.1.1.1 223.1.2.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.3.27 223.1.1.3 223.1.2.2 frame source, dest address datagram source, dest address 223.1.3.1 223.1.3.2 A’s IP addr B’s IP addr B’s MAC addr A’s MAC addr IP payload CRC B A datagram datagram frame مساله مسیریابی را در نظر بگیرید میزبان A، بسته ای برای ارسال به B مهیا میکند: • از آنجا که B در شبکه محلی است، میزبان A، آدرس فیزیکی B را جستجو میکند • یک فریم در لایه پیوند داده تولید و برای B ارسال میشود.

15. A B پروتکل ARP Address Resolution Protocol • هر گره در شبکه IP (میزبان و یا روتر) دارای یک جدول ARP میباشد. • جدول ARP: نگاشت آدرس IP به MAC را انجام میدهد • وارده ها بصورت زیر هستند: • < IP address; MAC address; TTL> • TTL (Time To Live): هر وارده در جدول ARP دارای یک مدت زمان عمر میباشد و بعد از سپری شدن این زمان، این وارده حذف میشود (بطور معمول، حداکثر این مقدارد 20 دقیقه میباشد) سوال: چگونه با دانستن آدرس منطقیB، آدرس فیزیکی B را پیدا کنیم؟ 223.1.1.1 223.1.2.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.3.27 223.1.1.3 223.1.2.2 223.1.3.1 223.1.3.2

16. فرایند عملیاتی ARP hostname hostname resolver FTP (1) IP addr (2) Establish connection with IP address TCP A (3) Send IP datagram to IP address IP (4) ARP (5) (6) (8) (9) Ethernet driver ARP request (Ethernet broadcast) LAN Ethernet driver Ethernet driver (7) ARP ARP IP B TCP

17. نحوه روتینگ در شبکه LAN • Aمیخواهد دیتاگرامی را برای B ارسال کند. • اگر آدرس فیزیکی B در جدول ARP، A باشد از آن استفاده میکند • فرض کنید A آدرس فیزیکی B را نمیداند. • در اینصورت A پیام ARP Request را بصورت همه پخشی ارسال میکند. • B پیام ARP Requestرا دریافت میکند و پاسخ آنرا برای A در یک پیام تک پخشی ارسال میدارد • اطلاعات مربوط به جدول ARP اصطلاحاً 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 ARP، یک جدول از نوع “plug-and-play” میباشد. یعنی پس از ورود گره به شبکه بصورت خودکار ایجاد و اطلاعات آن بروز میشود.

18. هدایت بسته ها به شبکه دیگر Walkthrough: ارسال دیتاگرام از A به B با استفاده از روتر R(فرض بر این است که AآدرسB را میداند) 40.211.7.200 B1-C6-A1-0B-B9-80 240.108.12.03 40.211.7.200 49-BD-D2-C7-56-2A 33-5A-18-0E-CC-12 240.108.12.01 1A-23-F9-CD-06-9B B A LAN1 LAN2 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 ARP ایجاد میشود.

19. Application Transport Network Link physical fiber physical layer copper (twister pair) physical layer 802.3 Ethernet Standards: Link & Physical Layers • استانداردهای مختلفی برای اترنت وجود دارد • باتوجه به نوع رسانا و سرت ارسال، این استانداردها تدوین شده اند. • 2 Mbps, 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps, 10G bps MAC protocol and frame format 100BASE-T2 100BASE-FX 100BASE-TX 100BASE-BX 100BASE-SX 100BASE-T4