RT

Sieci komputerowe

Ethernet II i adresacja MAC

SieciI i II stopień

Ramka Ethernet przenosi dane w lokalnym segmencie L2, a switch wykorzystuje adresy MAC do uczenia i wyboru portu.

Ethernet II64–1518 BMAC 48 bitówFCStablica MAC

Adres MAC

48 bitów

Ramka bez VLAN

64–1518 B

Broadcast

ff:ff:ff:ff:ff:ff

01

Budowa nietagowanej ramki Ethernet II

Pola i rozmiary nietagowanej ramki Ethernet II
PoleRozmiarZnaczenie
Preambuła7 BSynchronizuje odbiornik przed właściwą ramką.
SFD1 BOznacza początek pól ramki MAC.
Docelowy MAC6 BWskazuje odbiorcę, grupę albo broadcast w lokalnym L2.
Źródłowy MAC6 BWskazuje interfejs nadający ramkę.
EtherType2 BIdentyfikuje przenoszony protokół, np. IPv4 0x0800 lub ARP 0x0806.
Dane i dopełnienie46–1500 BPrzenosi PDU wyższej warstwy; krótki ładunek wymaga dopełnienia.
FCS4 BPozwala wykryć uszkodzenie ramki na łączu.
Minimalne i maksymalne rozmiary ramek Ethernet
PrzypadekObliczenieWynikZakres
Minimum Ethernet II6 + 6 + 2 + 46 + 464 BOd docelowego MAC do FCS; bez preambuły i SFD.
Maksimum bez VLAN6 + 6 + 2 + 1500 + 41518 BStandardowa nietagowana ramka od docelowego MAC do FCS.
Maksimum z IEEE 802.1Q1518 + 41522 BZnacznik VLAN dodaje 4 B.

Preambuła 7 B i SFD 1 B nie należą do wartości 64 B ani 1518 B. Przerwa międzyramkowa IPG zapewnia odstęp między transmisjami i nie jest częścią ramki.

W ramce tagowanej IEEE 802.1Q znacznik ma 4 B, dlatego standardowe maksimum rośnie z 1518 B do 1522 B. Nie należy mylić tego z dowolnymi ramkami jumbo, które zależą od środowiska.

Preambuła i SFD poprzedzają pola liczone do rozmiaru 64–1518 B; IPG jest przerwą transmisyjną, a nie polem ramki.

Rozmiar ramki

Dwa przykłady obliczeń

Przykład 1 — payload 60 B: 6 + 6 + 2 + 60 + 4 = 78 B Preambuła + SFD: 8 B poza wartością ramki Przykład 2 — pakiet IP/UDP 28 B: minimum pola danych = 46 B dopełnienie = 46 - 28 = 18 B 6 + 6 + 2 + 46 + 4 = 64 B
02

Typy adresów MAC

Adresy MAC unicast, multicast, broadcast i lokalnie administrowane
TypOdbiorca / znaczenieWskazówka bitowaPrzykład
UnicastJeden interfejsNajmłodszy bit pierwszego oktetu ma wartość 002:11:22:33:44:55
MulticastGrupa odbiorcówNajmłodszy bit pierwszego oktetu ma wartość 101:00:5e:00:00:01
BroadcastWszystkie hosty w domenie L2Wszystkie bity ustawioneff:ff:ff:ff:ff:ff
Lokalnie administrowanyAdres nadany lokalnie zamiast globalnego identyfikatora producentaDrugi najmłodszy bit pierwszego oktetu ma wartość 102:aa:bb:cc:dd:ee

Adres lokalnie administrowany nadal może być unicatem. Przykład rozpoczynający się od 02 ma ustawiony bit lokalnej administracji i wyzerowany bit grupowy.

Dwa najmłodsze bity pierwszego oktetu rozróżniają adres grupowy oraz sposób administracji adresu.
03

Tablica MAC switcha

Uczenie, forwarding, flooding, filtrowanie i starzenie wpisów MAC
ProcesZachowanie switcha
UczenieSwitch zapisuje Source MAC i port wejściowy dla danego VLAN-u.
ForwardingZnany Destination MAC jest przekazywany portem wskazanym w tablicy MAC.
FiltrowanieJeśli odbiorca jest osiągalny tym samym portem, z którego przyszła ramka, switch nie wysyła jej z powrotem.
Unknown unicast floodingNieznany unicast trafia na pozostałe właściwe porty tego VLAN-u, z wyjątkiem portu wejściowego.
Broadcast floodingBroadcast jest rozsyłany w obrębie domeny rozgłoszeniowej/VLAN-u, z wyjątkiem portu wejściowego.
StarzenieDynamiczny wpis MAC jest usuwany po czasie zależnym od platformy i konfiguracji, jeśli nie jest odświeżany.

Czas starzenia wpisu dynamicznego nie jest jedną uniwersalną wartością. Zależy od producenta, platformy i konfiguracji. Wpis statyczny nie podlega tej samej procedurze jak wpis poznany dynamicznie.

Switch uczy się z Source MAC, a decyzję przekazania podejmuje na podstawie Destination MAC i VLAN-u.

Ważne ograniczenie

FCS w Wiresharku

Karta sieciowa albo sterownik może zweryfikować i usunąć FCS przed przekazaniem danych do systemu. Brak pola FCS w przechwyceniu nie jest więc automatycznie dowodem uszkodzonej ramki. Na obraz przechwycenia wpływają także offloading i punkt obserwacji.

Zadania

Zadania tematyczne

Odpowiedzi ukryte

Najpierw rozwiąż zadania samodzielnie. Odpowiedzi rozwiń dopiero wtedy, gdy masz własny wynik.

Zadanie 1łatwyIle bajtów mają docelowy i źródłowy MAC?
Sprawdź odpowiedź: Każde z tych pól ma 6 B, czyli 48 bitów.
Zadanie 2średniOblicz rozmiar ramki dla 60 B danych pola payload.
Sprawdź odpowiedź: 6 + 6 + 2 + 60 + 4 = 78 B od docelowego MAC do FCS. Z preambułą i SFD transmisja obejmie 86 B, ale te 8 B nie wchodzą do wartości 78 B.
Zadanie 3średniPakiet IP z nagłówkiem UDP ma razem 28 B. Ile dopełnienia potrzeba i jaki będzie rozmiar ramki?
Sprawdź odpowiedź: Pole danych musi mieć co najmniej 46 B, więc potrzeba 18 B dopełnienia. Ramka ma 6 + 6 + 2 + 46 + 4 = 64 B.
Zadanie 4średniCo zapisze switch, gdy ramka z MAC A przyjdzie na port 1?
Sprawdź odpowiedź: Zapisze skojarzenie MAC A → port 1 w odpowiednim VLAN-ie, ponieważ uczy się z Source MAC.
Zadanie 5trudniejszyCo oznacza brak FCS w przechwyceniu Wireshark?
Sprawdź odpowiedź: Nie oznacza automatycznie błędu. Karta sieciowa lub sterownik mógł sprawdzić i usunąć FCS przed przekazaniem ramki do programu.

Pytania kontrolne

Zatrzymaj się i odpowiedz

  1. 1Które pola wchodzą do wartości 64 B i 1518 B?
  2. 2Dlaczego preambuła, SFD i IPG nie są liczone tak samo jak pola ramki?
  3. 3Jak rozpoznać unicast, multicast, broadcast i adres lokalnie administrowany?
  4. 4Z którego pola switch uczy się tablicy MAC?
  5. 5Czym różnią się forwarding, flooding i filtrowanie?
Lista: Sieci komputerowe
Media transmisyjnePrzełączanie sieci