1 / 16

Naslavljanje pri Ethernetu

TEHNIŠKI ŠOLSKI CENTER KRANJ, VIŠJA STROKOVNA ŠOLA. Naslavljanje pri Ethernetu. Seminarska naloga pri predmetu Računalniška omrežja in komunikacije, smer Informatika, študijsko leto 2009/2010. Uvod v Ethernet in MAC naslov.

vilina
Download Presentation

Naslavljanje pri Ethernetu

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. TEHNIŠKI ŠOLSKI CENTER KRANJ, VIŠJA STROKOVNA ŠOLA Naslavljanje pri Ethernetu Seminarska naloga pri predmetu Računalniška omrežja in komunikacije, smer Informatika, študijsko leto 2009/2010 Ljubljana, 13. 12. 2009

  2. Uvod v Ethernet in MAC naslov • V uvodu v to razmeroma obširno temo je treba najprej obrazložiti nekatere osnovne pojme, kot sta na primer pojma Ethernet in MAC naslov. Ethernet, čigar ime izvira iz besede eter (domnevna snov, ki napolnjuje ves prostor in telesa, poenostavljeno tudi zrak oziroma ozračje) in čigar osnovna naloga je prenos podatkov od enega do drugega sistema v lokalnem omrežju, je skupina računalniških omrežnih tehnologij za lokalna omrežja ali LAN, ki definira razne standarde za napeljavo omrežnih medijev in signaliziranja za fizično plast v referenčnem modelu OSI s pomočjo omrežnega dostopa na sloju podatkovne povezave in skupnega formata naslavljanja. Ravno naslavljanje pri Ethernetu je glavna tema te seminarske naloge, saj omrežna komunikacija brez mehanizmov naslavljanja (kot enega najbolj pomembnih delov pri Ethernetu) ne bi bila mogoča. Ethernet je najbolj priljubljena in najbolj razvita omrežna tehnologija, za njen uspeh (in prenehanje uporabe ostalih LAN standardov oziroma tehnologij) pa je bila ključna standardizacija, v katero so bile vključene razne organizacije za standardizacijo. • V Ethernet omrežjih mehanizem naslavljanja uporablja naslov za omrežno kartico (s katerim se lahko identificira napravo, v kateri je ta omrežni vmesnik), ki se imenuje fizični naslov ali MAC naslov. Vsaka samostojna naprava priklopljena na Ethernet omrežje ima svoj unikaten MAC naslov. MAC naslov je skratka edinstven identifikator, ki je dodeljen omrežnim karticam in se uporablja v MAC protokolu, ki je (poleg LLC protokola) podplast sloja podatkovne povezave. MAC naslov je dolžine 6 bajtov; prve 3 bajte MAC naslova neki organizaciji dodeli IEEE in tvorijo blok, ki se imenuje OUI, preostale 3 bajte pa zatem določi poljubno sama organizacija, ta blok pa se imenuje IAB. Za nek OUI, dodeljen neki organizaciji, je glede na vse možne variante 24 bitov v zadnjem bloku (v zadnjih treh oktetih) MAC naslova možnih 16 milijonov unikatnih skupinskih in prav tako 16 milijonov unikatnih individualnih naslovov, ki jih ne more dodeliti nobena druga organizacija. Naslavljanje pri Ethernetu

  3. Ethernet • Ethernet je, kot že rečeno, ime standarda (oziroma skupine protokolov) za skupino omrežnih tehnologij za lokalna omrežja oziroma LAN (ang. Local Area Network) in je izpodrinil ostale LAN standarde oziroma tehnologije (na primer Žetonski obroč ali Token Ring, FDDI in ARCNET). Ethernet deluje na sloju podatkovne povezave sedem-plastnega referenčnega modela OSI (ang. Open Systems Interconnection). • - Ethernet deluje na sloju podatkovne povezavev referenčnem modelu OSI • - Ethernet definira razne standarde za napeljavo omrežnih medijev in standarde signaliziranja • - Ethernet je standardiziran kot standard IEEE 802.3 in spada pod družino standardov IEEE 802 • - Ethernet je bil v razvit leta 1973, izumila pa sta ga Bob Metcalfe in David Boggs, raziskovalca na PARC-u • - Ethernet je postal najbolj priljubljena in najbolj razvita in široko uporabljana omrežna tehnologija • - Ethernet omrežja danes delujejo s hitrostmi 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1 Gb/s in 10 Gb/s Naslavljanje pri Ethernetu

  4. Standard IEEE 802 • Za uspeh Etherneta je bila ključna njegova pravočasna standardizacija. Standardizacija je zahtevala dobro organizirano dejavnost različnih organov za standardizacijo, kot so na primer IEEE (ang. Institute of Electrical and Electronics Engineers), ECMA, IEC in ISO (ang. International Organization of Standardization). Ethernet je standardiziran kot standard IEEE 802.3 in spada pod družino standardov IEEE 802, kateri se vsi ukvarjajo z lokalnimi in metropolitanskimi omrežji. • - IEEE 802 standardi so omejeni na omrežja, ki prenašajo spremenljivo velikost paketov • - 802 v imenu standarda se povezuje z datumom (februar 1980), ko je bil projekt standardizacije zagnan • - storitve in protokoli, specificirani v standardu IEEE 802, spadajo pod fizično plast in plast podatkovne povezave • - standard IEEE 802razdeli plast podatkovne povezave v dve podplasti oziroma podsloja • - ti dve podplasti sta MAC (ang. Media Access Control) in LLC (ang. Logical Link Control) Naslavljanje pri Ethernetu

  5. MAC naslov • Vsaka naprava v Ethernet omrežju ima svoj omrežni vmesnik, vsak omrežni vmesnik pa ima svoj unikaten MAC (ang. Media Access Control) naslov. Ko je MAC naslov dodeljen določeni napravi v omrežju, je ta naprava enkratno prepoznavna oziroma določljiva med vsemi drugimi napravami v omrežjih širom po svetu. MAC naslov po standardu IEEE 802 izvira iz prvotne Xerox sheme Ethernet naslavljanja, 6 bajtni oziroma 48 bitni naslovni prostor pa vsebuje potencialno 2ˇ48 ali 281.474.976.710.656 unikatnih MAC naslovov. Spodaj sta dva primera MAC naslova (na desktop in netbook računalnikoma), kakor sta vidna v oknu Lastnosti od dotične LAN povezave. Naslavljanje pri Ethernetu

  6. Osnove MAC naslova • Kot rečeno, mora biti v Ethernet omrežju vsaka naprava edinstveno identificirana. Zato ima vsaka naprava svoj omrežni vmesnik oziroma omrežno kartico ali NIC (ang. Network Interface Card), ki ima svoj unikaten MAC naslov (ang. Media Access Control address). MAC naslov, znan tudi kot EHA (ang. Ethernet Hardware Address), naslov strojne opreme, naslov adapterja in fizični naslov, je torej edinstven identifikator, dodeljen omrežnim karticam. • - MAC naslov je dolg 6 bajtov (ali 48 bitov) in ga sestavlja 6 oktetov • - MAC naslov je običajno zapisan kot število v šestnajstiškem sestavu, okteti so ločeni z vezajem ali dvopičjem • - prvi 3 bajti v MAC naslovu se imenujejo OUI (ang. Organizationally Unique Identifier) • - prve 3 bajte dodeli neki organizaciji IEEE (ang. Institute of Electrical and Electronics Engineers) • - preostali 3 bajti v MAC naslovu se imenujejo IAB (ang. Individual Address Block) • - zadnje 3 bajte poljubno določi organizacija oziroma proizvajalec mrežne kartice Naslavljanje pri Ethernetu

  7. OUI in IAB del MAC naslova • Tako OUI del, kot tudi IAB del v MAC naslovu lahko za neko omrežno kartico (oziroma omrežni vmesnik) preverimo na spletni strani IEEE Standards Association: http://standards.ieee.org/regauth/oui/. V spodnjem primeru MAC naslova: • 00-21-70-E3-EA-42 • … so prvi 3 bajti naslova (ali OUI) sledeči: • 00-21-70 • … povejo pa nam (v tem konkretnem primeru), da je proizvajalec omrežne kartice Dell Inc Naslavljanje pri Ethernetu

  8. Struktura MAC naslova • Standarden format v človeku prijazni obliki za MAC-48 naslove (poznamo namreč tudi dve drugi vrsti oziroma obliki številčenja: EUI-48 in EUI-64) je šest skupin ali oktetov po dve šestnajstiški števki, ki so med seboj ločeni z vezajem (znak -) ali dvopičjem (znak :), na primer: 01-23-45-AB-CD-EF, ali 01:23:45:AB:CD:EF. Na sliki spodaj je prikazana struktura MAC naslova. Naslavljanje pri Ethernetu

  9. Tipi MAC naslovov • MAC naslovi so lahko "univerzalno upravljani naslovi" (ang. Universally Administered Addresses), ali pa "lokalno upravljani naslovi" (ang. Locally Administered Addresses). Koncept univerzalno upravljanih MAC naslovov temelji na ideji, da morajo imeti vsi člani nekega omrežja unikaten identifikator, če želijo skupaj (ob istem času) uporabljati to omrežje. Univerzalno upravljani naslovi in lokalno upravljani naslovi se med seboj ločijo z določitvijo drugega najmanj pomembnega bita v najbolj pomembnem bajtu v MAC naslovu. V računalništvu je najmanj pomemben bit ali LSB (ang. Least Significant Bit) položaj bita v dvojiškem zapisu, ki daje enoti oziroma številki pomen (včasih se mu reče tudi najbolj-desni-bit); z njim namreč lahko ugotovimo, ali je neko število sodo ali liho. • - univerzalno upravljani naslov je enolično dodeljen napravi (oziroma omrežni kartici) • - lokalno upravljani naslov napravi dodeli administrator omrežja in s tem povozi univerzalno upravljani naslov • - med seboj se ločijo z določitvijo drugega najmanj pomembnega bita v najbolj pomembnem bajtu MAC naslova • - če je ta bit 0, potem je ta MAC naslov univerzalno upravljan MAC naslov • - če pa je ta bit 1, potem je ta MAC naslov lokalno upravljan MAC naslov Naslavljanje pri Ethernetu

  10. Multicast MAC naslov • V računalniških omrežjih je multicast naslov identifikator za skupino uporabnikov, ki so se pridružili neki multicast skupini. Multicast naslavljanje se uporablja v sloju podatkovne povezave (kot je na primer Ethernet Multicast), ali pa na Internetni plasti v štiri-plastnem TCP/IP protokolnem skladu kot IPv4 in IPv6 multicast. Na primer pri IPv4 se Ethernet multicast naslovi uporabljajo z IGMP (ang. Internet Group Management Protocol) protokolom. IGMP je komunikacijski protokol, ki ga za za vzpostavitev članstva v multicast skupini uporabljajo gostitelji (ang. hosts) in usmerjevalniki (ang. routers). V tabeli spodaj so Ethernet multicast naslovi sortirani glede na uporabo. Naslavljanje pri Ethernetu

  11. MAC naslov v Ethernet okvirju • V sloju podatkovne povezave, se podatki prenašajo v obliki, ki se ji reče Ethernet okvir (ang. Ethernet frame). Ethernet okvir je sestavljen iz glave (ang. header) in repa (ang. trailer) in ker ima ta podatkovna enota tako glavo kot rep izključno na tem nivoju referenčnega modela OSI, se zato podatkovna enota na tej plasti imenuje okvir oziroma Ethernet okvir. V glavi Ethernet okvirja sta poleg preambule in začetnega delimitra tudi MAC naslova prejemnika in pošiljatelja v lokalnem omrežju. Tema poljema sledi še polje, ki vsebuje kodo identifikacije protokola omrežnega sloja, sledita pa še polje, v katerem so sami podatki, ki so poslani v tem paketu in končno rep okvirja oziroma FCS (ang. Frame Check Sequence), v katerem je struktura za preverjanje nedotaknjenosti paketa. Na sliki spodaj je prikazana struktura Ethernet okvirja. Naslavljanje pri Ethernetu

  12. MAC naslov v Windows • V operacijskih sistemih Windows 9x, se za prikaz računalnikovega MAC naslova uporablja program winipcfg, v novejših Windows operacijskih sistemih družine Windows NT pa se za prikaz MAC naslova računalnika uporablja program ipconfig. V večini Unix/Linux operacijskih sistemov se za prikaz računalnikovega MAC naslova uporablja ukaz "ifconfig-a". V operacijskih sistemih Macintosh pa je MAC naslov možno najti v TCP/IP Nadzorni plošči (ang. TCP/IP Control Panel). Na spodnji sliki je prikaz uporabe program ipconfig (s parametrom /all, ki nam prikaže detajlne informacije) v operacijskem sistemu Windows XP. Naslavljanje pri Ethernetu

  13. Media Access Control protokol • Media Access Control protokol ali MAC protokol (ang. Media Access Control protocol) je komunikacijski protokol in je ena od dveh podplasti sloja podatkovne povezave (sloj podatkovne povezave pa je sam druga plast, takoj za fizičnim slojem, gledano od spodaj navzgor) v referenčnem modelu OSI in vsebuje informacije o specifikaciji IEEE 802.3, kot recimo lastnosti fizičnega sloja Etherneta, lastnosti Ethernet okvirja in pristopne metode CSMA/CD (ang. Carrier-Sense Multiple Access Colision Detection). MAC podplast deluje kot posrednik med LLC podplastjo in fizično plastjo v modelu OSI. Sloj podatkovne povezave je razdeljen na dve podplasti zato, da bi lahko naredili arhitekturo IEEE 802 primerno za razne različne protokole. • - MAC protokol zagotavlja mehanizme za naslavljanje in nadzor dostopa • - ti mehanizmi omogočajo, da lahko več terminalov ali vozlišč znotraj omrežja komunicira med seboj • - druga podplast sloja podatkovne povezave je LLC protokol (ang. Logical Link Control protocol) • - naloge LLC protokola so določene v ločenem dokumentu, izdanem v specifikaciji IEEE 802.2 • - protokol LLC se uporablja v navezi z MAC podplastjo v drugih protokolih standarda IEEE 802 • - primer take specifikacije oziroma protokola je standard IEEE 802.5 Naslavljanje pri Ethernetu

  14. Mehanizmi delovanja MAC protokola • Pri MAC podplasti mehanizem naslavljanja uporablja naslov za omrežno kartico, s katerim se lahko identificira napravo, v kateri je ta omrežno kartica oziroma omrežni vmesnik (in preko katerega ta naprava komunicira z drugimi napravami v omrežju). Ta princip zagotavlja, da bo paket podatkov prišel do cilja znotraj podomrežja, na primer znotraj fizičnega omrežja, sestavljenega iz več segmentov, med seboj povezanih z obnavljalniki, zvezdišči, mostovi in stikali. Primer takega fizičnega omrežja je Ethernet, ki je lahko podaljšan z brezžičnim lokalnim omrežjem ali WLAN (ang. Wireless Local Area Network). • - mehanizmi nadzora dostopa, ki jih omogoča MAC podplast, so znani tudi kot protokol hkratnega dostopa • - ti mehanizmi omogočajo, da je več različnih postaj priključenih na isti fizični medij in si ga med seboj delijo • - primeri takih omrežij so mreže v topologiji vodila, obročna omrežja, vozliščna omrežja in brezžična omrežja • - protokol hkratnega dostopa lahko zazna trke paketov ali pa se trkom paketov izogne • - metoda zaznavanja trkov se imenuje CSMA/CD (ang. Carrier-Sense Multiple Access Colision Detection) • - metoda izogibanja trkom se imenuje CSMA/CA (ang. Carrier-Sense Multiple Access Colision Avoidance) Naslavljanje pri Ethernetu

  15. Pristopna metoda CSMA/CD • Najbolj razširjen protokol hkratnega dostopa do komunikacijskega kanala je protokol CSMA/CD (ang. Carrier-Sense Multiple Access Colision Detection), ki se uporablja v Ethernet omrežjih. Ta mehanizem dostopa (ali pristopna metoda) je znan kot tekmovalni način dostopa oziroma kot tekmovalna pristopna metoda dostopa do komunikacijskega kanala. Tako se imenuje zato, ker naprave priključene na omrežje tekmujejo za priložnost pošiljanja paketov po mediju. Ko pri uporabi te pristopne metode naprava zazna, da je medij prost, začne po njem pošiljati podatke • - ko naprava začne pošiljati podatke, takrat ne more prenašati podatkov nobena druga naprava • - podatkov ne more prenašati vse dotlej, dokler poslani podatki ne dosežejo ciljnega sistema • - če dva ali več sistemov pošlje podatke ob natanko istem času, pride med podatki do trka • - če oziroma ko se to zgodi, obe vpleteni napravi takoj prenehata pošiljati podatke • - po nekem naključno določenem času napravi še enkrat poskusita s prenosom podatkov • - vsaki napravi se določi različen interval, s čimer se zmanjša verjetnost, da bi spet prišlo do trka • - metoda hkratnega dostopa CSMA/CD se uporablja zgolj znotraj področja trkov v nekem omrežju Naslavljanje pri Ethernetu

  16. Povzetek • Ethernet je najbolj priljubljena in najbolj razvita omrežna tehnologija, njegova naloga pa je prenos podatkov v lokalnem omrežju od enega do drugega sistema, deluje pa na sloju podatkovne povezave. Ethernet definira razne standarde za napeljavo omrežnih medijev in signaliziranje in uporablja skupni formata naslavljanja. Brez dobro izdelanih mehanizmov naslavljanja omrežna komunikacija ne bi bila mogoča. Za uspeh Etherneta in prenehanje uporabe ostalih LAN standardov oziroma tehnologij (na primer Žetonski obroč ali Token Ring, FDDI in ARCNET) je bila ključna pravočasna standardizacija, v katero so bile vključene razne organizacije za standardizacijo. Ethernet je standardiziran kot standard IEEE 802.3 in spada pod družino standardov IEEE 802. • V omrežjih Ethernet mehanizem naslavljanja uporablja naslov za omrežno kartico, s katerim se lahko identificira napravo oziroma omrežni vmesnik, ki je v tej napravi. Ta naslov se imenuje fizični naslov ali MAC naslov. Vsaka samostojna naprava priklopljena na Ethernet omrežje ima (oziroma mora imeti) svoj unikaten MAC naslov. Ko je MAC naslov dodeljen določeni napravi v omrežju, je ta naprava enkratno prepoznavna (oziroma določljiva) med vsemi drugimi napravami v omrežjih širom po svetu, kar zagotavlja, da bo poslani paket podatkov prišel do svojega cilja (do naslovnika) znotraj nekega omrežja. MAC naslov je torej edinstven identifikator, ki je dodeljen omrežnim karticam in se uporablja v MAC protokolu, ki je ena od dveh podplasti (druga podplast je LLC protokol) sloja podatkovne povezave. MAC naslov je dolžine 6 bajtov (ali 48 bitov) in je razdeljen na dva bloka. Prvi blok sestoji iz 3 bajtov in se imenuje OUI, drugi blok pa sestoji iz preostalih 3 bajtov in se imenuje IAB. MAC naslov je sestavljen iz šestih skupin (ali oktetov) po dve šestnajstiški števki, ki so med seboj ločeni z vezajem ali dvopičjem; tak 6 bajtni naslovni prostor pa vsebuje potencialno 2ˇ48 ali 281.474.976.710.656 unikatnih MAC naslovov. Naslavljanje pri Ethernetu

More Related