Основы сетей. Лекция №2

1.

Основы сетей
Лекция №2

2.

Семейство Ethernet
Ethernet (англ. Ethernet [ˈiːθəˌnɛt] от ether [ˈiːθə] «эфир» + network «сеть, цепь»)
— семейство технологий пакетной передачи данных между устройствами для
компьютерных и промышленных сетей
Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические
сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления
доступом к среде — на канальном уровне модели OSI
Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3
Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 1990-х
годов, вытеснив такие устаревшие технологии, как Token Ring, FDDI и ARCNET

3.

Стандарты Ethernet

4.

Сопоставление моделей OSI и IEEE 802
Эталонная модельOSI
Эталонная модель IEEE 802
Прикладной
Представления
Сеансовый
Протоколы верхних уровней
Транспортный
LLC
МАС
Сетевой
Канальный
Физический
Среда
Управление доступом к каналу
Управление доступом к среде
Физический уровень
Среда
Область действия
стандартов IEEE 802

5.

Подуровни Ethernet
• LLC (Logical Link Control) – уровень доступа к
каналу. Обеспечивает достоверную передачу
кадров. Варианты:
– LLC1 – без установления соединения, без
подтверждения;
– LLC2 – с установлением соединения, с
подтверждением;
– LLC3 – без установления соединения, с
подтверждением.
• MAC (Media Access Control) – уровень доступа к
среде. Обеспечивает совместное использование
среды.

6.

Структура уровней Ethernet на примере GigabitEthernet
Модель OSI
Стандарт Gigabit Ethernet
Обозначения:
LLC-управление логическим каналом
МАC-управление доступом к среде
PCS-уровень физического кодирования
PМА-уровень физического подключения
PMD-уровень зависящий от физической
среды
MDI-интерфейс, зависящий от среды
Прикладной
7
LLC
Представления
6
MAC
Сеансовый
5
Транспортный
4
Уровень согласования
Сетевой
3
Канальный
Физический
2
PCS
GMII интерфейс
1
PMA
Трансивер Gigabit Ethernet
PMD
MDI
GMII (Gigabit Media
Independent Interface) –
средонезависимый интерфейс
Один из портов RJ-45 (стандарт
1000Base-CX или 1000Base-T); DuplexSC
(стандарты 1000Base-LX или
1000Base-SX)

7.

Кадр (frame) Ethernet

8.

LLC-уровень

9.

MAC адрес

10.

APR запрос

11.

ARP ответ

12.

Сетевой мост
Сетевой мост (также бридж с англ. bridge) — сетевое устройство второго
уровня модели OSI (IEEE 802.1D-2004), предназначенное для
объединения сегментов (подсети) компьютерной сети в единую сеть.

13.

Принцип работы моста
Сетевой мост работает на канальном уровне сетевой модели OSI, при
получении из сети кадра (пакета) сверяет MAC-адрес назначения последнего и,
если он принадлежит данной подсети, передаёт (транслирует) кадр дальше в
тот сегмент, которому предназначался данный кадр; если кадр не принадлежит
данной подсети, мост ничего не делает.
Мосты «изучают» характер расположения сегментов сети путём построения
адресных таблиц вида «Интерфейс:MAC-адрес», в которых содержатся адреса
всех сетевых устройств и сегментов, необходимых для получения доступа к
данному устройству.
Мост рассматривается как устройство с функциями хранения и дальнейшей
отправки (Store-and-forward), поскольку он должен проанализировать поле
адреса пункта назначения фрейма и вычислить контрольную сумму CRC в поле
контрольной последовательности фрейма перед отправкой фрейма на все
порты.

14.

Типы мостов
Термин мосты объединяет большую группу устройств, поэтому их принято
группировать в категории, базирующиеся на различных характеристиках
изделий:
• Прозрачные мосты (англ. transparent bridges) объединяют сети с едиными
протоколами канального и физического уровней модели OSI;
• Транслирующие мосты (англ. translating bridges) объединяют сети с
различными протоколами канального и физического уровней;
• Инкапсулирующие мосты (англ. encapsulating bridges) соединяют сети с
едиными протоколами канального и физического уровня через сети с
другими протоколами.

15.

Функциональные возможности мостов
1. Ограничение домена коллизий
2. Задержку фреймов, адресованных узлу в сегменте отправителя
3. Ограничение перехода из домена в домен ошибочных фреймов:
• карликов (фреймов меньшей длины, чем допускается по стандарту (64
байта))
• фреймов с ошибками в CRC
• фреймов с признаком «коллизия»
• затянувшихся фреймов (размером больше, чем разрешено стандартом)
Дополнительная функциональность:
• Обнаружение (и подавление) петель (широковещательный шторм)
• Поддержка протокола Spanning tree (остовное дерево) для разрыва петель
и обеспечения резервирования каналов
• Shortest Path Bridging (IEEE 802.1aq) является современной альтернативой
старому семейству протоколов Spanning tree

16.

Избыточность физической топологии

17.

Связующее дерево

18.

Когда штормит

19.

Протокол STP (IEEE 802.1D)

20.

Стоимости маршрутов STP

21.

Таймеры STP

22.

Выборы корневого коммутатора

23.

Победа в выборах

24.

Выбор корневого порта (RP)

25.

Виртуальные ЛВС (ВЛВС, VLAN)

26.

Изоляция подсетей

27.

Виртуальная сеть (VLAN)

28.

Виртуальная сеть на нескольких коммутаторах

29.

VLAN Trunk, концепция

30.

VLAN IEEE 802.1Q

31.

VLAN Trunk

32.

Маршрутизация VLAN

33.

Маршрутизация VLAN

34.

Router on stick

35.

Layer 3 switch

36.

Совместимость оборудования
Единственное требование – пропускать без изменения кадры длиной 1522 байт

37.

VLAN 802.1ad (QinQ)

38.

Пустой