CCNA Exploration Network Fundamentals

1. CCNA Exploration Network Fundamentals Chapter 09 Ethernet

2. Съдържание • Преглед на Ethernet технологията • История на Ethernet технологията • Ethernet фрейм • Ethernet - Media Access Control • Ethernet – физическо ниво • Hub и Switch в Ethernet мрежите • ARP

3. Преглед на Ethernet технологията

4. Стандарти • 1980 Digital Equipment Corporation, Intel и Xerox (DIX) – първия Ethernet стандарт. • 1985IEEE – 802 стандарти за LAN; Ethernet е 802.3.

5. IEEE 802.2 - LLC • IEEE 802.3 - MAC подниво и физическо ниво.

6. Успехът на Ethernet • Прост и лесен • Позволява вграждане на нови технологии • Надежден • Евтина инсталация и подновяване

7. Ethernet фрейм

8. Началото • 1970 – програмата Alohanet – мрежа за прехвърляне на дани между хавайски острови чрез цифрова радиовръзка. • Първите Ethernet мрежи – множество компютри, свързани към обща шина. • Още първите версии на Ethernet използват CSMA/CD

9. Преносни среди • В началото: • 10BASE5 – дебел Ethernet (Thicknet) – коаксиален кабел до 500 m, 10 Mbps • 10BASE2 – тънък Ethernet (Thinnet) – коаксиален кабел до 185 m, 10 Mbps • Сега: • UTP • Формата на фрейма е непроменен

10. Топология

11. Legacy Ethernet • 10BASE-T • Топология звезда

12. Ethernet сега • 100BASE-TX Ethernet • Хъбовете се заменят със суичове

13. Gigabit Ethernet • Голям трафик • Свързване на цели сгради

14. История на Ethernet технологията

15. Структура на фрейма • Размер на фрейма - от 64 до 1518 байта. • EEE 802.3ac (1998) – до 1522 байта.

16. МАС адреси • Наричат се още burned-in address (BIA) защото са записани в ROM на NIC.

17. 16-чен код

18. Проверка на MAC адреса

19. МАС и IP адреси • IP адреси– доставка на пакета до получателя • МАС адреси– придвижване на пакета в рамките на един сегмент

20. Unicast адреси • МАС адрес на 1 устройство (записан в NIC)

21. Broadcast адреси • Само 1 в МАС адрес на получателя

22. Multicast адреси • Специален тип адреси (софтуерно записани), които : • започва с 01-00-5E • Завършва с шестнадесетичното представяне на последните 23 бита от IPmulticast адреса (липсващия бит е 0) Например: IP: 240.0.0.10 Последните 23 бита: 0000 0000 0000 0000 1010 МАС: 01-00-5E-00-00-0А

23. Ethernet - Media Access Control

24. Достъп до мрежата при Ethernet • Логическата топология на Ethernet е шинна. • Достъпа до мрежата се базира на Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD): • Carrier Sense • Multiple Access • Collision Detection - Jam Signal и Random Backoff • Collisiondomain – областта от компютри, които “чуват” колизията

25. Hubs and Collision Domains • Увеличава размера на колизионния домейн

26. Времеви характеристики • Закъснение (Latency) – може да е причина за колизии Устройство, което е зад хъб не “чува” излъчения сигнал, решава че линията е свободна и излъчва.

27. Времеви характеристики • Синхронизация 10 Mbps мрежите са асинхронни и се нуждаят от синхронизиране преди да приемат фрейма – 64 бита (8 байта) Preamble + Start Frame Delimiter (SFD) 100 Mbps мрежите са синхронни и не се нуждаят от синхронизиране, но за да бъдат съвместими с 10 Mbps мрежите запазват формата на фрейма.

28. Времеви характеристики • Bit Time – времето за излъчване на 1 бит в преносната среда

29. Времеви характеристики • Slot time

30. Времеви характеристики • Interframe Spacing

31. Jam Signal • 32 байта 10101010... • По-къс от 64 байта => не може да се сбърка с фрейм • Ако 16 пъти последователно у-вото не може да изпрати фрейма – генерира съобщение за грешка към Network layer.

32. Ethernet – физическо ниво

33. Кабелни стандарти

34. 10 Mbps • 10BASE5 - Thicknet coaxial cable • 10BASE2 - Thinnet coaxial cable • 10BASE-T - Cat3/Cat5 UTP cable • Manchester-encoding • RJ-45

36. 100 Mbps - Fast Ethernet • 100BASE-TX - Cat5 UTP • 4B/5B encoding • RJ-45 • 100BASE-FX using fiber-optic cable • Low Cost Fiber Interface Connectors (duplex SC connector).

37. 1000 Mbps - Gigabit Ethernet • 4D-PAM5 кодиране • 17 нива на сигнала • 1000BASE-T Ethernet - UTP кабел • 100 m

38. 1000BASE-T Ethernet • 1000BASE-SX • 1000BASE-LX

39. 10-Gigabit Ethernet (10GbE) • IEEE 802.3ae • Оптичен кабел • До 40 km • LANs, WANs и MAN (градски мрежи) • Формата на фрейма е същия • Bit time - 0.1 ns. • full-duplex => не е необходима CSMA/CD технологията

40. Бъдещето • 40-, 100-, 160-Gbps стандарти.

41. Hub и Switch в Ethernet мрежите

42. Hub (концентратор) • Реализират централна точка • Препращат по всички портове с изключение на този, от който е получен • Позволяват разширяване на мрежата • Увеличава закъснението • Повече колизии

43. Switch (комутатор) • Реализират централна точка • Позволяват разширяване на мрежата • Разделят колизионните домейни =>по-малко колизии

44. Принцип на работа на Switch-а • Произхождат от по-старата технология - transparent bridging • Изгражда switch table (на кой порт кои МАС адреси се намират) • Препраща пакета само към порта на получателя - selective forwarding • store and forward – получава целия пакет, проверява FCS, ако е годен го изпраща към получателя

45. Switch • Произхождат от по-старата технология - transparent bridging

46. Операции на switch-a • Learning – прослушва пристигащите фреймове и попълва МАС таблицата, като записва MAC адреса на изпращача срещу порта, от който е дошъл • Aging– Всеки запис в МАС таблицата има време на живот. След като изтече това време записът се изтрива. Времето на живот св възстановявя всеки път, когато устойството изпраща фреймове. • Flooding– докато не е изградил МАС таблицата изпраща фрейма по всички останали портове, освен по този, от който е дошъл. • Selective Forwarding– проверява в МАС таблицата на кой порт се намира получателя и изпраща фрейма само по него • Filtering– ако получателят се намира на същия порт, от който пристига фрейма, то той не се препраща. Ако фрейма е повреден – се изхвърля.

47. ARP

48. Функции • На базата на IPv4 адреса намира съответния MAC адрес • Управлява кеш със записи IPv4 – MAC

49. Намира MAC адреса

50. Управление на кеша • Попълване – 2 подхода • Прослушва фреймовете и си записва в кеша • Прави специално ARP запитване за МАС адреса • При изпращане на пакет към друга мрежа в MAC адреса на получателя сe пише МАС адреса на default gateway.