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第七章 區域網路原理

第七章 區域網路原理. NCUT. 本章學習重點. IEEE802 委員會 乙太網路 交換式乙太網路 乙太網路協定的進一步探討 無線區域網路 問題與討論. IEEE802 委員會. 成立於 1980 年 2 月 委員會名稱取決於 IEEE 一系列委員會的序號 與其成立的時間相仿但無關連 輔助記憶 對區域網路 (LAN) 、都會網路 (MAN) 與高速網路 (High Speed Networks) 等訂標準 http://standards.ieee.org http://grouper.ieee.org/groups/802/

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第七章 區域網路原理

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Presentation Transcript

  1. 第七章 區域網路原理 NCUT

  2. 本章學習重點 • IEEE802 委員會 • 乙太網路 • 交換式乙太網路 • 乙太網路協定的進一步探討 • 無線區域網路 • 問題與討論

  3. IEEE802 委員會 • 成立於1980年2月 • 委員會名稱取決於IEEE一系列委員會的序號 • 與其成立的時間相仿但無關連 • 輔助記憶 • 對區域網路(LAN)、都會網路(MAN)與高速網路(High Speed Networks)等訂標準 • http://standards.ieee.org • http://grouper.ieee.org/groups/802/ • 底下分出許多工作群組，負責各工作的推展

  4. IEEE802 各工作群組 (1/2)

  5. IEEE802 各工作群組 (2/2)

  6. IEEE802 與OSI

  7. 代表性區域網路架構 • 最初以802.3、802.4與802.5最具代表性 • 目前:802.3 、802.11較普遍 • 802.3標準:CSMA/CD • Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection；載波感測多重存取/ 碰撞偵測 • 802.4 : Token-Bus • 802.5 : Token-Ring • 802.11:CSMA/CA • Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoidance；載波感測多重存取/ 碰撞避免

  8. 乙太網路協定

  9. 簡介 • 目前最普遍的區域網路架構 • 乙太網路 : 開放式標準 • 所有人都可以參與這項網路架構的開發 • 標準大致有兩個 • DIX (DEC-Intel-Xerox) 乙太網路標準 • IEEE802.3標準 • 1985 年制定 • 實體層與資料連結層下半MAC子層

  10. Ethernet 2.0與IEEE 802.3 • 在訊框格式上有不同的規劃與定義 • 但彼此間可以達到相互通訊的目標 • 存取處理都採用CSMA/CD機制

  11. CSMA/CD 協定 乙太網路的運作

  12. CSMA/CD 協定-名詞 (1/3) • Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection；載波感測多重存取/ 碰撞偵測 • 1. CS : Carrier Sense (載波感測) • 2. MA : Multiple Access (多重存取) • 3. CD : Collision Detection (碰撞偵測)

  13. CSMA/CD 協定-釋義 (2/3) • 在網路上的任何一台工作站主機，如果要進行資料傳輸時，必須先傾聽是否有其它工作站也同時發出上網的訊號，這個就是載波感應（Carrier Sense） • 多重存取是指很多工作站可以共用相同的傳輸媒體(Multiple Access) • 若傳送資料時，產生訊號碰撞的情形，資料內容將無法辨識。此時所有工作站需同時退出網路，等待一段隨意時間後再重新發出上網訊號，這個就是Collision Detection (碰撞偵測)

  14. CSMA/CD 協定-步驟 (3/3) • 傾聽傳輸媒體的動靜，當傳輸媒體為安靜時，執行步驟2 • 一方面傳送資料，同時也偵測是否發生碰撞。如果資料傳輸至結束沒有發生碰撞，表示傳輸成功。如果資料傳輸時發生碰撞，則執行步驟3 • 停止傳送資料，並送出一個壅塞訊號至網路上，並執行步驟4 • 用亂數產生一個數字，並依據此數字計算退讓時間 (Backoff Time)，等此一退讓時間結束後，執行步驟1，準備重新傳送資料

  15. CSMA/CD 整體處理流程

  16. 為什麼會產生碰撞?

  17. Case1: A、C 同時作載波感測

  18. Case2:由於訊號的傳輸延遲-1 • 工作站A將資料傳送到網路

  19. Case2:由於訊號的傳輸延遲-2 • Propagation Delay(傳輸延遲 ):約200公尺/ s • 工作站C將資料傳送到網路

  20. Case2:由於訊號的傳輸延遲-2 • 發生碰撞

  21. CSMA/CD 回顧 • 依循「先聽再送、送完再聽 」的原則 • Listen before Send, Send then Listen

  22. 傳送過程

  23. 訊框大小的規範 • 64 ~ 1518 Bytes • 不含乙太網路標頭標尾 46 ~ 1500 Bytes • 訂定最大位元組數 • 可以理解 • 為了避免傳送的訊框過大 • 訂定最小位元組數 • 較難體會？ • 要從訊號傳送所發生的延遲狀況開始說起

  24. 乙太網路訊框格式

  25. 乙太網路訊框的組成

  26. Ethernet 2.0與IEEE 802.3標頭格式

  27. Preamble (前序) • Ethernet 2.0 • 八個位元組 • IEEE 802.3 • 七個位元組前序 (Preamble) • SFD (Start Frame Delimiter；起始訊框分界元) • 兩者整體內容及功用一樣

  28. MAC 位址 • MAC (Medium Access Control；媒體存取控制) • 由每片網路卡來定義 • 實體位址 (Physical Address) • 橋接器或交換式集線器用以判別封包是否屬於某個網路區塊的依據 • 可以是6個位元組或2個位元組，但不可混用

  29. 了解自己的 MAC 位址 • Windows : ipconfig/all指令取得的畫面 • Linux : ifconfig/all

  30. MAC 位址格式 • 一般將廠商位元組號碼稱為OUI • Organizationally Unique Identifier • 由IEEE統籌，生產前必須向IEEE申請 • 廣播位址 (Broadcast Address) • 所有位址位元均為1 (FF-FF-FF-FF-FF-FF) • 提供進行廣播使用

  31. 上層類型 (Etype) • 對上層協定型態做定義，稱EtherType欄位 • 不同協定有不同辨識碼 • 060016代表XNS • 080016代表IP • 080616代表ARP • 083516代表RARP

  32. 上層類型 (Etype) • ARP - ex. print server • Address Resolution Protocol；位址解析協定 • RARP – ex. 無硬碟系統 • Reverse Address Resolution Protocol；反向位址解析協定

  33. 上層類型或資料長度 • IEEE最初只定義做資料長度判斷 • 為了能與Ethernet 2.0相容將這個欄位同時代表資料長度與上層協定類型的定義 • 同一欄位做兩種不同的定義 • 正常乙太訊框資料的總長度:64~1518位元組 • 1518=05EE16 • Ethernet2.0 Etype欄位，從XNS的060016 (153610) 開始 • > 1536 (060016) 上層協定類型 • < 1536 訊框長度

  34. 資料欄位 • 總長度必需在46~1500位元組之間 • 不足46個位元組 • 填入位元0做填充 (Padding) • 超過1500位元組 • 進行封包切割的工作

  35. 封包切割範例

  36. FCS 欄位 • Frame Check Sequence；訊框檢查序列 • 32位元 (4個位元組) • 檢查訊框內資料位元是否正確 • 採CRC-32 (Cyclic Redundancy Check；環冗長檢查) 方式運算 • 一般以硬體線路進行處理以免延誤傳輸時程

  37. FCS 補充範例

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