MAC-(sub)lagret. Nätlagret. Datalänklagret. Fysiska lagret LLC MAC. LLC = Logical Link Control-sublager MAC = Media Access Control-sublager

Transkript

1 MAC-(sub)lagret Datalänklagret är uppdelat i två sublager, LLC (Logical Link Control) och MAC (Media Access Control). MAC-sublagret har till uppgift att hantera anslutningen mot valt nät och LLC döljer skillnaderna mellan olika nät gentemot nätlagret. Nätlagret Datalänklagret LLC MAC Fysiska lagret LLC = Logical Link Control-sublager MAC = Media Access Control-sublager

2 Två olika typer av nät Point-to-point nät som karaktäriseras av: Flera möjliga kanaler genom nätet Tillåter både paketförmedling och kretskoppling Har algoritmer för att hitta bästa väg Broadcastnät som karaktäriseras av: En gemensam kanal för flera stationer Kräver paketförmedling Har regler för tillgång till kanalen

3 Broadcastnät Nätverkskort Gemensam kanal A B C D Ethernet är ett exempel på broadcast-nät, dvs en gemensam kanal och flera stationer. Alla stationer hör alla andra. Varje nätverkskort har en unik identitet, MAC-adressen. I MAC-lagret finns också de protokoll som tar hand om kanaltillgångsproblemet.

4 MAC-adressen Varje nätverkskort har en unik MAC-adress som i Ethernet består av 6 byte, dvs 48 bitar. 6 byte F Varje byte delas in i 2x4 bitar och uttrycks hexadecimalt, dvs med basen = 0 decimalt = 0 hex 1111 = 15 decimalt = F hex. Varje byte anges med 2 hexadecimala siffror. I exemplet till vänster 6F. MSB = Mest signifikanta biten Det finns olika typer av adresser: MSB=0 Unik adress för ett nätverkskort (A -> B) MSB=1 Gruppadresser Multicastadresser (A -> många men inte alla) Broadcastadress (bara 1:or, dvs FFFFFFFFFFFF) (A -> alla)

5 Kanalallokering, dvs hur kanalen disponeras/tilldelas Statisk kanaltilldelning innebär att man har en fast bandbredd under hela tiden man använder kanalen. Exempel på statisk kanaltilldelning är: Frekvensmultiplex (FDM) Total bandbredd A B C D delkanal frekvens Dela upp den totala bandbredden i ett antal delkanaler och låt varje användare få sin egen kanal Tidsmultiplex (TDM) tidslucka Dela upp tiden i ett antal tidsluckor och låt varje användare få använda hela kanalen under sin egen tidslucka. Jfr med en omkopplare (se nedan) A B C A tid A B C kanal

6 Dynamisk kanaltilldelning innebär att ett antal stationer är uppkopplade på samma kanal (LAN). Man kan använda kanalen om den är ledig och det finns ingen fast tidslucka att hålla sig till. Nackdelen är att kollision uppstår när två eller flera sänder samtidigt. Det finns dock olika multiaccess-protokoll som kan avgöra om kanalen är ledig och som även kan avgöra om det inträffat en kollision. Fördelen är att man kan nyttja kanalen effektivare eftersom den som inget har att sända avstår från kanalen till någon som vill sända. A B C Exempel på protokoll för dynamisk kanaltilldelning är: ALOHA CSMA CSMA/CD

7 Ett exempel på multiaccessprotokoll som används i Ethernet: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect) 1.Lyssna först, är kanalen ledig? 2.Om ledig, sänd! 3.Lyssna under sändningen 4.Om kollision så avbryt sändningen genast 5. Börja om på 1. CSMA/CD är ett exempel på ett kollisionsbenäget protokoll. Det är effektivt vid låg belastning men kollapsar vid hög trafikintensitet, pga att nästan hela nätets kapacitet går åt till omsändningar. genomströmning intensitet

8 Dataformat i Ethernet (10 Mbit/s) startbyte MAC-adress mottagare MAC-adress sändare datalängd Data = nyttolast Pad Checksumma för felupptäckt (CRC) byte Synkronisering = känt bitmönster Minst 64 byte = 51,2 μs Ett Ethernetpaket för för 10 Mbit/s : måste vara minst 64 byte långt för att kunna detektera kollisioner kan ha upp till 1500 byte data men behöver inte innehålla något data alls. måste fyllas ut (i PAD-fältet) till minst 64 byte om det innehåller mindre än 46 byte data.

9 Dataformat i Ethernet (10 Mbit/s) Observera att det finns två olika dataformat för Ethernet (a) DIX Ethernet (RFC 894) (b) IEEE (RFC 1042)

10 Kollisionsdetektering/hantering Kollisionsdetektering bygger på att ett sänt paket måste vara så långt (i tid) att information om en eventuell kollision hinner tillbaka till sändaren medan den fortfarande sänder, dvs medan den fortfarande klockar ut data på nätet. 2) paket Max längd på nätet = L 3) paket 4) paket kollision 1) paket A B C D Tid för data att nå fram (till D) 5) Tid för information om kollision att nå tillbaka till sändaren (A) kollision 1. A går ut och lyssnar om kanalen är ledig 2. A sänder paketet på kanalen. Paketet har en viss hastighet som bestäms av kanalen (ofta 2/3 av ljushastigheten) 3. D går ut och lyssnar om kanalen är ledig. Eftersom A:s pakete inte nått fram än så uppfattar D det som om kanalen är ledig och börjar sända. 4. Vi får en kollision. 5. Informationen om att en kollision inträffat måste nå A medan den fortfarande sänder.

11 Man har bestämt att ett Ethernetpaket för 10 Mbit/s ska vara minst 64 byte (= 51.2 μs) långt. Maximal längd på nätet L ges av att informationen måste hinna fram och tillbaka till den mest avlägsna punkten i nätet medan paketet fortfarande sänds. På den tiden hinner paketet färdas s=v*t (v= 2/3 av ljushastigeheten och t = 51,2 μs s = 2* 10 8 *51,2 μs = 10,2 km Eftersom informationen måste hinna fram och tillbaka får L vara max 5,12 km Man definierar ett Ethernet (10 Mbit/s) till max 2,5 km och 4 HUB:ar. Kollisionshanteringen sätter alltså en gräns för nätets maximala utsträckning.

12 Hur gör man om man har Fast Ethernet (100 Mbit/s) eller Gigabit Ethernet (1000 Mbit/s)? Med paketstorlek 64 byte skulle man för: Fast Ethernet få en maxlängd på nätet på 200 m Gigabit Ethernet få en maxlängd på 20 m Lösning 1: Ökad paketstorlek. Detta är dock en mindre lyckad lösning. Lösning 2: Använd full duplex. I och med det kan inga kollisioner uppträda och behovet av kollisionsdetektering faller bort.

13 Standarder för LAN (IEEE 802.) Nätlagret Datalänklagret LLC Fysiska lagret Det finns ett antal standarder för LAN men i praktiken är det bara (Ethernet) och (WLAN) som används LLC döljer skillnaderna i MAC-lagret för nätlagret Ethernet Token Bus Token Ring W-LAN

14 Ethernet (IEEE 802.3) Struktur HUB Tp-kabel Max 100 m nätverkskort A B C Fysiskt stjärnnät: Logiskt bussnät:

15 Ethernet (IEEE 802.3) Struktur Switch Tp-kabel Max 100 m nätverkskort A B C Fysiskt stjärnnät: Logiskt stjärnnät:

16 Ethernet (IEEE 802.3) Nomenklatur Hastighet (Mbit/s) 10BaseT Medium (eller max storlek på nätet angivet i 100-tal meter) 10BaseT = Ethernet med 10 Mbit/s byggt med tp-kabel 100BaseT = Fast Ethernet med 100 Mbit/s byggt med tp-kabel 1000BaseT = Gigabit Ethernet med 1000 Mbit/s byggt med tp-kabel 100BaseF = Ethernet med 100 Mbit/s byggt med fiberkabel (10Base2 = Ethernet med 10 Mbit/s byggt med tunn koax) gammal standard (10Base5 = Ethernet med 10 Mbit/s byggt med tjock koax) gammal standard T = tp-kabel både CAT3, CAT5 och CAT6 TX = tp-kabel CAT6 F = Fiber S = Korthållsfiber (multimode) L = Långhållsfiber (singelmode) FX, SX, LX, LH, CX etc, etc finns också

17 1. Hub Utrustning Lager 1 och 2 Funktioner: Förstärkare (repeater) Kollisionsdetektering Övervakning (Oftast m.h.a. SNMP-protokollet) Sammankopplingspunkt 2. Brygga Bryggan filtrerar paket med avseende på mottagar-mac-adress. Om det ska släppas igenom eller inte avgörs av bryggningstabellerna. Bryggor är oftast självlärande på så sätt att de lär sig vilka datorer som finns på resp. sida genom att kolla på avsändaradresserna. Normalt släpper bryggan igenom broadcast-paket och paket till okända mottagare. Detta kallas "transparaent bridging". 3. Switch En switch kan liknas med en brygga med många portar. Det är t.ex. vanligt att man kopplar upp en dator per switchport. På detta sätt så är det switchen som sköter filtreringen av trafiken. På så sätt får man mycket mindre trafikbelastning på hela nätet.