1

شبکه هاي کامپيوتريTCP/IPمبحث ششم: پروتکل

بخش چهارم: پروتکل اترنت

وحید حقیقت دوستدانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شاهد

IEEE 802 LAN standards

MAC

LLC

Network Layer

802.2 Logical Link Control

802.3CSMA-CD

802.5Token Ring

802.11Wireless

LAN

OtherLANs

Various Physical Layers (twisted pair, radio, fiber optic)

Network Layer

Data Link Layer

Physical Layer

در استانداردIEEE 802 یک الیه LLC وجود دارد و برای هر تکنولوژی ارتباطی MACمرتبط با آن تکنولوژی درنظر گرفته شده است

زیر الیهMAC خدمات ارسال بدون اتصال را فراهم میکند. بطور عمومی در هیچ گونه کنترل خطا انجام نمیشودMACزیر الیه

به همراه الیه فیزیکی میباشد802.3+802.2شامل پروتکل اترنت

LAN Standards (IEEE)

اترنت از دیگران پیشروتر استLANدر تکنولوژی های

100بسیار ساده است حتی برای نرخ های ارسالMbps پر استفاده ترین تکنولوژی مورد استفاده در شبکه های

LANاست نسبت بهtoken LANs و ATMساده تر است :1000, 100, 10برای تبادل اطالعات با نرخهای باالتر ,

10000 ,40000 Mbps نیز توسعه یافته است

استفاده CSMA/CDاترنت از میکند

واسط ارسال تا زمانی که دیگران در حال ارسال هستند، شروع)carrier senseبه ارسال نمیکند (

،به محض مشاهده اینکه ایستگاه دیگری در حال ارسال است)collision detectionواسط ارسالش را متوقف میکند (

پیش از تالش برای ارسال مجدد، واسط یک زمان تصادفی را)random accessمنتظر میماند (

واسط های مختلف بطور میتوانند به کانال دسترسی داشته و)multiple accessاطالعات خود را روی کانال قرار دهند (

exponential backoff: after the mth collision, adapter chooses a K at random from {0,1,2,…,2m-1}. Adapter waits K×512 bit times and starts to transmit (if channel is empty)

Frame Ready for Transmission

Sense Channel

Channel BusyNo

Frame Transmission & Channel Sense

BusyCollisionAbort Transmission;Send Jam Signal(3Bytes)

Frame successfully transmitted

Yes

Wait Inter-frame Gap96 bit-time

Increment AttemptsN++

Too Many Attempts?

Unsuccessful transmission, Excessive Collisions

فلوچارت ارسال بسته در پروتکل اترنت

Inter-frame Gap allows receivers time to settle

N=15 N<15

N<10

yes No

K=N K=10

Select A Random Integer R=(0 to 2k-1)

wait R×512 bit times

Set Attempt N=0Exponential backoff

فرمت فریم اترنت

PreamblePreamble SFDSFD DADA SASA TypeType DataData PadPad CRCCRC

7 1 6 6 2 0-46 4

1. Preamble: 10101010 …, trains clock-recovery circuits.2. Start of Frame Delimiter: 10101011, indicates start of frame.3. Destination Address: 48-bit globally unique address

assigned by manufacturer.4. Type: Indicates the higher layer protocol, mostly IP (e.g. IP =

0x0800) but others may be supported such as Novell IPX and AppleTalk.

5. Pad: Zeroes used to ensure minimum frame length6. Cyclic Redundancy Check: checked at receiver, if error is

detected, the frame is simply dropped.

Bytes: 46 to 1500 Bytes

Mini :6+6+2+46+4= 64 Bytes (512 bits)Max :6+6+2+1500+4= 1518 Bytes

سرویس بدون اتصال، غیر قابل اعتمادConnectionless: هیچ گونه همگام سازی و

هماهنگی بین فرستنده و گیرنده صورت نمی پذیرد.

Unreliable: ماشین دریافت کننده پیامهای ACK را برای فرستنده ارسال نمیکندNACKو یا

برخی از دیتاگرامها از دنباله دیتاگرامهای ارسال شدهبه شبکه ممکن است به مقصد نرسند

چنانچه پروتکل الیه باالTCP باشد، دیاگرامها مجدد ارسال شده و برنامه کاربردی حذف بسته ها را متوجه

نمیشود در غیر اینصورت برنامه کاربردی متوجه حذف بسته ها

میشود

آدرس های شبکه و آدرس های فیزیکی

بیتی:IP 32آدرس آدرس منطقی الیه شبکه میباشد برای تحویل دیتاگرامها به مقصد در شبکهIPاستفاده میشود

یا آدرس اترنت):MACآدرس فیزیکی (آدرس برای انتقال دیتاگرام از یک میزبان به میزبان دیگر در همان

شبکه استفاده می شود بایتی) میباشد که در حافظه خواندنی 6 بیتی (48یک آدرس

NIC.ثبت شده است

10

فرایند تبدیل آدرس منطقی به آدرس فیزیکی

اشاره شد در پروتکل § از IPهمانطور که قبالآدرسهای منطقی برای شناسایی میزبانها استفاده

می شود. هنگامی که بستهIP به الیه پیوند داده تحویل و از

به پروتکل اترنت وارد میشود باید SAPطریق فریم مربوطه تولید شود.

تولید فریم مستلزم دانستن آدرس فیزیکی گیرندهاست.

فرایند یافتن آدرس فیزیک از روی آدرس منطقی انجام میشود.ARPتوسط پروتکل

Address Resolution Protocol

آدرس فیزیکی اختصاص آدرسMAC توسط IEEE مدیریت

میشود. به هر شرکت صنعتی که قصد تولیدNIC داشته

باشد، یک فضای آدرس اختصاص می یابد. آدرس فیزیکی مربوط به هرNIC منحصر بفرد

است در مقایسه با آدرسهای منطقیIP که بصورت ،

سلسله مراتبی بودند، آدرسهای فیزیکی یک طراحی مسطح دارند

شما میتوانید هر کارت شبکه ای را در هر کجای شبکهاستفاده کنید

برای استفاده از یک آدسIP باید قوانین به شناسه شبکه و اطالعات میزبانها رعایت شود

فرمت آدرس فیزیکی 3هر شرکت تولیدی (برای مثالcom یک شناسه منحصر بفرد با عنوان (

vendor block codeدارد .به هر دستگاه تولید شده توسط شرکت یک شناسه منحضر بفرد داده میشود

آدرسهای منطقی و فیزیکی

1A-23-F9-CD-06-9B

8B-B2-2F-54-1A-0F

49-BD-D2-C7-56-2A

5C-66-AB-90-75-B161-BC-85-50-C1-7B

B1-C6-A1-0B-B9-80

LAN

240.108.12.01

240.108.12.02

240.108.12.03

240.108.12.04

240.108.12.05

240.108.12.06

Each Adapter on LAN has unique LAN address

Network Interface Card (Adaptor)

مساله مسیریابی را در نظر بگیرید

، بسته ای برای ارسال Aمیزبان مهیا میکند:Bبه

از آنجا کهB ،در شبکه محلی است را B، آدرس فیزیکی Aمیزبان

جستجو میکند یک فریم در الیه پیوند داده تولید و

ارسال میشود.Bبرای

223.1.1.1

223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2

223.1.2.1

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

A

B

datagram

B’s MACaddr

A’s MACaddr

A’s IPaddr

B’s IPaddr

IP payload

frame source,dest address

datagram source,dest address

CRC

framedatagram

ARPپروتکل Address Resolution Protocol

هر گره در شبکهIP میزبان و یا) ARPروتر) دارای یک جدول

میباشد. جدولARP نگاشت آدرس :IP

را انجام میدهدMACبه :وارده ها بصورت زیر هستند <IP address; MAC address;

TTL< TTL (Time To Live) هر وارده :

دارای یک مدت ARPدر جدول زمان عمر میباشد و بعد از سپری شدن این زمان، این وارده حذف

میشود (بطور معمول، حداکثر این دقیقه میباشد)20مقدارد

چگونه با دانستن سوال: ، آدرس Bآدرس منطقی

را پیدا کنیم؟Bفیزیکی

223.1.1.1

223.1.1.2

223.1.1.3

223.1.1.4 223.1.2.9

223.1.2.2

223.1.2.1

223.1.3.2223.1.3.1

223.1.3.27

A

B

ARP فرایند عملیاتی

FTP

TCP

IP

Ethernet driver

ARP

TCP

resolver

IPARP

Ethernet driver

Ethernet driver

ARP

hostnamehostname

IP addr Establish connection with IP address

Send IP datagram to IP address

ARP request (Ethernet broadcast)

(4)(5)

(6)

(3)

(1)

(2)

(7)

(8) (9)

A

B

LAN

LANنحوه روتینگ در شبکه A میخواهد دیتاگرامی را برایB.ارسال کند اگر آدرس فیزیکیB در جدول ARP، A باشد از آن استفاده

میکند فرض کنیدA آدرس فیزیکی B.را نمیداند

در اینصورتA پیام ARP Request.را بصورت همه پخشی ارسال میکند B پیام ARP Request را دریافت میکند و پاسخ آنرا برایA در یک پیام تک

پخشی ارسال میدارد اطالعات مربوط به جدولARP § هستند یعنی soft state اصطالحا

با گذشت زمان و طی شدن طول عمر، از بین میروند و برای باقی ماندن در جدول باید بروزرسانی شوند.

همچنین جدولARP یک جدول از نوع ،“plug-and-play ”میباشد. یعنی پس از ورود گره به شبکه بصورت خودکار ایجاد و

اطالعات آن بروز میشود.

هدایت بسته ها به شبکه دیگر

LAN1

1A-23-F9-CD-06-9B240.108.12.01 49-BD-D2-C7-56-2A

240.108.12.03

61-BC-85-50-C1-7B

240.108.12.02LAN2

B1-C6-A1-0B-B9-80

40.211.7.200

40.211.7.20033-5A-18-0E-CC-12

AB

Walkthroughارسال دیتاگرام از : A به B با A (فرض بر این است که R استفاده از روتر

را میداند)Bآدرس

در روتر ها به ازای هر یک از شبکه های متصل به روتر یک جدولARP ایجاد میشود.

19

802.3 Ethernet Standards: Link & Physical Layers

استانداردهای مختلفی برای اترنت وجود دارد باتوجه به نوع رسانا و سرت ارسال، این استانداردها

تدوین شده اند.2 Mbps, 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps, 10G bps

Application

Transport

Network

Link

physical

MAC protocoland frame format

100BASE-TX

100BASE-T4

100BASE-FX100BASE-T2

100BASE-SX 100BASE-BX

fiber physical layercopper (twister pair) physical layer