DIG IN TO Nätverksteknologier
CCNA 1 Datalänkskikt - Ethernet
Agenda Ethernet Datalänksskiktets grundtjänster Ethernet ramformat Adressering i Datalänkskiktet Unicast MAC adresser Broadcast MAC adresser Multicast MAC adresser Switch grunder Ramöverföringsmetoder ARP 1
Ethernet Ethernet definieras i IEEE 802.2 och IEEE 802.3 Ethernet hanterar många aspekter i nätverkskommunikation, inklusive ramformat, ramstorlek, timing och kodning. Ethernet stödjer bandbredd på 10, 100, 1000, 10 000, 40 000 och 100 000 Mbps Ethernet består av standarder från datalänk- och det fysiska skiktet. Därmed OSI-modellen hjälper att förstå hur Ethernet fungerar. 4
Ethernet Den första Ethernet-standarden publicerades 1980 av ett konsortium av Digital Equipment Corporation, Intel och Xerox (DIX Standard, Ethernet II). Robert Metcalfe ville ha ett nätverk för alla och därför släpptes Ethernet som en öppen standard. År 1985 publicerade IEEE standarder för LAN. Då fick Ethernet ett numeriskt namn: 802.3 IEEE ville utveckla standarder som var kompatibla med OSI-modellen. 5
Datalänksskiktets grundtjänster Ethernet LLC-underskiktet hanterar kommunikationen mellan de övre skikten och de nedre skiktens protokoll. Mellan nätverksprogramvaran och enhetens maskinvara. LLC-underskiktet lägger till styrinformation som underlättar pakethantering. LLC är implementerat i programvara, och dess implementering är oberoende av hårdvaran. Multi- och demultiplexering Flödeskontroll 6
Datalänksskiktets grundtjänster Media Access Control implementeras i hårdvara Datainkapsling Medieåtkomst Datainkapsling tillhandahåller tre primära funktioner: Rambegränsning (ram delimiting) Adressering Feldetektering 7
Ethernet ramformat Ethernet 802.3 definierar den minsta ramstorleken som 64 byte och det maximala som 1518 byte. Detta inkluderar alla byte från Destinations MAC-adressfältet till ram Check Sequence (FCS) fält. ram mindre än 64 byte kallas kollisionsfragment ram större än 1500 byte kallas jumbo Om storleken på en ram är mindre än den minsta eller större än den maximala tas bort ramen vid mottagande. Borttagna ramar anses vara deformerade och därför ogiltiga. 8
Ethernet ramformat Som bekant lägger Ethernet ramkonstruktionen header och trailer runt L3 PDU. Det finns två typer av inramning för Ethernet inkapsling (framing): DIX Ethernet Ethernet II IEEE 802.3 9
Ethernet ramformat Length/Type fält (2 byte) kombinerades officiellt år 1997 Ethernet II fältet Type inkluderades i 802.3 ram Nätverksenheter undersöker mottagna ramars Length/Type fält för att avgöra inkapslingen. 0x0600 eller 1536 decimalt = Ethernet II (Type). 0x05DC eller 1500 decimalt = Ethernet IEEE 802.3 (Length). 10
Adressering i Datalänksskiktet Ethernet MAC adresser är 48 bitar kodad i 12 hexadecimala siffror (4 x 12 = 48 bitar) IEEE reglerar MAC adresser, organisationen kräver: Alla MAC adresser tilldelade till nätverkskort måste använda leverantörens ID i tre byte. Alla MAC adresser tilldelas ett unik värde i de andra 3 byte. 11
Adressering i Datalänksskiktet MAC adresser refereras oftast som burned-in-address (BIA) vilket syftar att de programmeras in redan vid tillverkning. När ett meddelande skickas ut till mottagaren läggs först MAC adresserna i header. MAC adresser kan betecknas på olika sätt exempelvis 00-60-2F-3A-07-BC 00:60:2F:3A:07:BC 0060.2F3A.07BC 12
Unicast MAC adresser När en ram förbereds för en överföring inkluderas alltid avsändarens och mottagarens MAC adresser. Unicast MAC adresser associeras till mottagarens IP adress. 13
Broadcast MAC adress DHCP och ARP använder broadcast-kommunikation. Ett broadcast-paket har i destinationsadressen alla hostbitar satta till ettor, till exempel 192.168.1.255 När ett broadcast-paket kapslas in i en ram associeras paketets destinationsadress med destinationens MAC adress, FF-FF-FF-FF-FF-FF 14
Multicast MAC och IP adresser Multicast adress: 224.0.0.0 till 239.255.255.255 (D) Multicast adresser associeras till multicast MAC adresser som börjar med 01-00-5E Servrar använder kända MAC adresser Klienter grupperas och konfigureras för multicast trafik. 224.0.0.1 alla system i delnätet. 224.0.0.2 alla routrar i delnätet. 15
CCNA 1 Switch - grunder
Switch grunder En switch använder MAC-adresser för att styra kommunikation mellan anslutna nätverksenheter. En switch måste identifiera anslutna nätverksenheter först innan de tillåts kommunicera med varandra. En switch bygger upp en MAC tabell, kallas också CMA tabell Content Addressable Memory. I MAC tabellen registreras nätverksenheternas MAC-adresser associerade till specifika portar eller interface. 17
Switch grunder Efter identifiering skapar en switch kretsar som samman ansluter avsändaren och mottagaren. En switch vidarebefordrar ramar endast till mottagare och inte till alla anslutna nätverksenheter. Det förutsätter att avsändarens och mottagarens MAC adresser finns registrerat i switchens MAC-tabellen. 18
Switch grunder När host A skickar en ram till host B läser switchen host A MAC adress och lägger den till sin MAC tabell. 00-0A associeras till interface 1 När host B skickar en ram tillbaka till host A läser switchen host B MAC adress och lägger den till sin tabell. 00-0B associeras till interface 2 Om adressen redan finns uppdateras dess timer. MAC adresser behålls i MAC-tabellen 5 minuter. 19
Ramöverföringsmetoder Store-and-forward Felkontroll - En switch kontrollerar FCS-värdet på varenda inkommande ram och jämför med en egen beräknat FCSvärdet. Om värdena är lika anses den mottagna ram felfri och bearbetas vidare. Om värdena är olika anses den mottagna ram förvrängd och då tas den bort. 20
Ramöverföringsmetoder Store-and-forward Automatisk buffertering - Funktionen ger flexibilitet för temporär lagring av ram med olika ankomsttider. Medan felkontrollen utförs fortsätter switchen ta emot andra ram och lagra de i buffert-minnet. Associerade portar arbetas synkroniserat och då kan det hända att den ena port är snabbare än den andra vilket kan generera felaktiga överföringar. 21
Ramöverföringsmetoder Ethernet switchar använder buffertminnet på två sätt. Portbaserat minne ram lagras i buffert och ställs de i en kö samt associeras de med en utgående interface. Utdelat minne gemensamt minne där lagras alla ram och att minnet associeras till alla switchens portar. 22
Ramöverföringsmetoder Cut-Through Metoden går ut på att läsa av destinationsadressen innan hela dataramen har mottagits. Det ger mindre latenstid i nätverket men felupptäckten är betydligt sämre jämfört med Store-and-forward. Fast-forward switching vidarebefordrar mottagen ram så fort den kan avgöra utgående porten. Fragment-free switching, så länge en ram inte är mindre än 64 byte skickas den vidare genom den utgående porten utan fullständig felkontroll. I ett väl fungerande nätverk är kollisionsfragment mindre än 64 byte. 23
Ramöverföringsmetoder Full-duplex skicka och ta emot samtidigt Halv-duplex antingen ta emot eller sända Automatisk förhandling om duplex-inställningar. Annars kan det uppstå en duplex missmatchning De flesta switchar stöder nu den automatiska medieberoende gränssnittskorsningen (auto-mdix). Detta är aktiverat som standard på växlar sedan IOS 12.2 (18) SE. 24
CCNA 1 Address Resolution Protocol - ARP
ARP protokoll MAC och IP adresser behövs för att föra ett meddelande från avsändaren över till mottagaren. Om mottagare befinner sig i ett annat nätverk söker avsändaren efter default gateway IP adress. Med default gateway IP adress, men inte MAC adressen, skickas en ARP-request till alla nätverksenheter i det lokal nätverket. ARP ARP 26
ARP protokoll Default gateway tar emot ARP-request och bekräftar destinationsadressen som egen. Default gateway skickar tillbaka en unicast ARP-replay i vilket inkluderas sin MAC adress. Unicast ARP-replay adresseras till 10.1.2.2 ARP 27
ARP protokoll Avsändaren ändrar nu MAC destinationsadressen och skickar meddelandet till default gateway. Default gateway vidarebefordrar meddelandet till nästa router och nästa router till nästa, fram till sista router. Sista router kontrollerar om mottagarens MAC finns i ARPtabellen. Om inte skickar router en broadcast ARP-request. 28
ARP spoofing Hackare kan svara ARP-request och låtsas vara exempelvis default gateway. Enterprise switchar inkluderar funktioner som förhindrar dessa typer av attacker, exempelvis Dynamic ARP inspection eller DAI. 29
Sammanfattning Ethernet definieras i IEEE 802.2 och IEEE 802.3 Ethernet hanterar nätverkskommunikation, inklusive ramformat, ramstorlek, timing och kodning. Den första Ethernet-standarden publicerades 1980 av ett konsortium (DIX Standard, Ethernet II). År 1985 publicerade IEEE standarder för LAN (Ethernet) Ethernet LLC-underskiktet hanterar kommunikationen mellan de övre skikten och de nedre skiktens protokoll. Media Access Control implementeras i hårdvara och hanterar datainkapsling och medieåtkomst. 22
Sammanfattning Minst ramstorleken 64 byte och max 1518 byte. Ram mindre än 64 byte kallas kollisionsfragment Ram större än 1500 byte kallas jumbo Det finns två typer av inramning för Ethernet DIX Ethernet Ethernet II och IEEE 802.3 Ethernet II fältet Type inkluderades i 802.3 ram Nätverksenheter undersöker mottagna ramars Length/Type fält för att avgöra inkapslingen. 0x0600 eller 1536 decimalt = Ethernet II (Type). 0x05DC eller 1500 decimalt = Ethernet IEEE 802.3 (Length). 31
Sammanfattning MAC adresser refereras oftast som burned-in-address (BIA) MAC adresser kan betecknas på olika sätt exempelvis 00-60-2F-3A-07-BC, 00:60:2F:3A:07:BC och 0060.2F3A.07BC Multicast IP adress: 224.0.0.0 till 239.255.255.255 (D) Multicast IP adresser associeras till multicast MAC adresser som börjar med 01-00-5E En switch bygger upp en MAC tabell, kallas ibland CMA tabell Content Addressable Memory. I MAC tabellen registreras nätverksenheternas MAC-adresser associerade till specifika portar eller interface. MAC adresser behålls i en MAC-tabell 5 minuter. 32
Sammanfattning Ethernet switchar använder buffertminnet på två sätt. Portbaserat minne ram lagras i buffert och ställs de i en kö samt associeras de med en utgående interface. Utdelat minne gemensamt minne där lagras alla ram och att minnet associeras till alla switchens portar. Metoden går ut på att läsa av destinationsadressen innan hela dataramen har mottagits. Latenstiden i nätverket blir lägre men felupptäckten är betydligt sämre jämfört med Store-and-forward. Fast-forward switching vidarebefordrar mottagen ram så fort den kan avgöra utgående porten. Fragment-free switching, så länge en ram inte är mindre än 64 byte skickas den vidare genom den utgående porten utan fullständig felkontroll. I ett väl fungerande nätverk är kollisionsfragment mindre än 64 byte. 33
Sammanfattning Default gateway tar emot ARP-request och bekräftar destinationsadressen som egen. Default gateway skickar tillbaka en unicast ARP-replay i vilket inkluderas sin MAC adress. Unicast ARP-replay adresseras till 10.1.2.2 Avsändaren ändrar nu MAC destinationsadressen och skickar meddelandet till default gateway. Default gateway vidarebefordrar meddelandet till nästa router och nästa router till nästa, fram till sista router. Sista router kontrollerar om mottagarens MAC finns i ARPtabellen. Om inte skickar router en broadcast ARP-request. 34