Sicherungsschicht (Ethernet) - 5.1 Einleitung und Dienste 5.2 Fehlererkennung und -korrektur 5.3 Adressierung auf der Sicherungsschicht ...
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Sicherungsschicht (Ethernet)
• 5.1 Einleitung und Dienste
• 5.2 Fehlererkennung und -korrektur
• 5.3 Adressierung auf der Sicherungsschicht
• 5.4 Ethernet
• 5.5 Switches auf der Sicherungsschicht
08.03.2019
Sicherungsschicht: Einleitung 08.03.2019
Dienste der Sicherungsschicht
• Rahmenbildung und Zugriff auf den Link:
• Zuverlässige Datenübertragung zwischen benachbarten Knoten
• Flusskontrolle
• Fehlererkennung
• Fehlerkorrektur
• Halb- oder Vollduplex
08.03.2019
Sicherungsschicht • 5.1 Einleitung und Dienste • 5.2 Fehlererkennung und -korrektur • 5.3 Adressierung auf der Sicherungsschicht • 5.4 Ethernet • 5.5 Switches auf der Sicherungsschicht 08.03.2019
Paritätsprüfung
Ein-Bit-Parität: Zweidimensionale Parität:
Erkennt Ein-Bit-Fehler Erkennt und korrigiert Ein-Bit-Fehler
Gerade Parität!
08.03.2019
Wiederholung:Binäre Division
Basis für CRC
08.03.2019Ethernet
Zustandsdiagramm Fehlerbehandlung
08.03.2019
Quelle: Datenkommunikation, Hannes FederrathEthernet
Zustandsdiagramm Fehlerbehandlung
08.03.2019
Quelle: Datenkommunikation, Hannes FederrathEthernet
Zustandsdiagramm Fehlerbehandlung
08.03.2019
Quelle: Datenkommunikation, Hannes FederrathSicherungsschicht Ethernet • 5.1 Einleitung und Dienste • 5.2 Fehlererkennung und -korrektur • 5.3 Adressierung auf der Sicherungsschicht • 5.4 Ethernet • 5.5 Switches auf der Sicherungsschicht 08.03.2019
MAC-Adressen und ARP
Jeder Adapter im LAN hat eine eindeutige MAC-Adresse
Broadcast-Adresse =
FF-FF-FF-FF-FF-FF
08.03.2019ARP: Address Resolution Protocol
• Dazu wird das Address
Problem: Wie erfahre ich die Resolution Protocol (ARP)
MAC-Adresse von B, wenn ich verwendet
die IP-Adresse von B kenne? • Jedes System in einem LAN hat
einen ARP-Cache, in dem die
Zuordnung von IP- zu MAC-
Adressen gespeichert ist
• Jeder Eintrag ist mit einer
Lebenszeit versehen, nach
Ablauf der Lebenszeit wird der
Eintrag gelöscht (typische
Lebenszeit: 20 Minuten)
• Ansehen + Manipulieren des
ARP-Caches mit dem
Kommando arp
08.03.2019ARP: Address Resolution Protocol • Beispiel eines Heimnetzwerks mit DSL Routeradresse 192.168.2.1 08.03.2019
ARP: Address
Resolution
Protocol
• Beispiel eines
Heimnetzwerks
mit DSL
Routeradresse
192.168.2.1
08.03.2019ARP: Beispiel 08.03.2019
ARP: Protokollaufbau und -rahmen 08.03.2019
ARP: Routing zwischen zwei LANs
• Szenario:
– Wir senden ein Datagramm von 111.111.111.111 zu
222.222.222.222 über den Router R
• Zwei ARP-Tabellen in R, eine für jedes LAN
08.03.2019Sicherungsschicht( Ethernet) • 5.1 Einleitung und Dienste • 5.2 Fehlererkennung und -korrektur • 5.3 Adressierung auf der Sicherungsschicht • 5.4 Ethernet • 5.5 Switches auf der Sicherungsschicht 08.03.2019
Ethernet
• Marktbeherrschende LAN-Technologie auf CSMA/CD-Basis:
• Billig (Netzwerkkarten für < 10 €)
• Erste weitverbreitete LAN-Technologie
• Einfacher und billiger als Verfahren mit koordiniertem Kanalzugriff
• Datenrate hat sich über die Zeit stark erhöht 10, 100, 1.000, 10.000
MBit/s
Metcalfes Ethernet-
Entwurf
08.03.2019Ethernet
The following is a composite of sketches of Ethernet drawn by Bob Metcalfe while he
was a researcher at Xerox PARC and included in the first internal Xerox memo about
Ethernet. This sketch comes courtesy of Palo Alto Research Center.
The sketch below is included in a memo titled:
MAY 22, 1973
TO: ALTO ALOHA DISTRIUBTION
FROM: BOB METCALFE
08.03.2019 SUBJECT: ETHER ACQUISITION
HERE IS SOME ROUGH STUFF ON THE ALTO ALOHA NETWORK.Ethernet (LPC17xx) 08.03.2019 27
Ethernet RJ45 08.03.2019 28
Ethernet-Rahmenstruktur
• Adressen: 6 Bytes
– Wenn eine Netzwerkkarte einen Rahmen mit der eigenen Adresse oder
der sogenannten Broadcast-Adresse (= ff:ff:ff:ff:ff:ff) empfängt, dann
werden die Daten an die nächsthöhere Schicht weitergegeben
– Sonst wird der Rahmen verworfen
• Typ: beschreibt, welcher Art die im Rahmen enthaltenen Daten sind
– Werte ab 0x0600 sind zulässig
– Werte unter 0x0600 signalisieren einen IEEE 802.x-Rahmen
– Beispiel 0x0800 = IP-Paket
• CRC: Überprüfen auf Bitfehler, bei Erkennen eines Fehlers wird das Paket
einfach verworfen
08.03.2019Ethernet verwendet CSMA/CD
• Netzwerkkarte bekommt die zu • Wenn eine Netzwerkkarte eine
sendenden Daten Kollision feststellt, dann wird die
• Wenn das Medium von der Übertragung abgebrochen und ein
Netzwerkkarte als frei erkannt Jam-Signal gesendet
wird, dann überträgt sie die • Danach wird „Exponential Backoff“
Daten in einem Ethernet- durchgeführt: Nach der m-ten
Rahmen. Wenn das Medium Kollision zieht die Netzwerkkarte
belegt ist, wartet die eine Zufallszahl K aus dem Bereich
Netzwerkkarte, bis das Medium {0,1,2,...,2m-1}.
frei wird, und überträgt dann • Die Netzwerkkarte wartet K*512 Bit-
• Wenn der Rahmen ohne Zeiten (= Dauer der Übertragung
Kollision übertragen wurde: eines Bits) und geht dann zum
Ende zweiten Schritt zurück
08.03.2019802.3-Ethernet-Standards:
Sicherungs- und
Bitübertragungsschicht
08.03.2019PAM5-Codierung Diese Codierung wird für 1000Base-T verwendet 08.03.2019
Hub/Switch • Erster Switch von kleinem Startup Unternehmen Fa. Calpana (von Cisco in den 90 er Jahren aufgekauft) • Ende der 80er Jahre • 10 MBit 08.03.2019
Switch: ermöglicht mehrere
gleichzeitige Übertragungen
• Jeder Host hat einen eigenen Link
zum Switch
• Ein Switch puffert Rahmen
• Das Ethernet-Protokoll wird auf
jedem Link verwendet, es kann
jedoch keine Kollisionen geben;
Vollduplex
– Jeder Link ist eine eigene
Kollisionsdomäne
• Switching: E-nach-B und D-nach-A
gleichzeitig ohne Kollisionen
möglich
– Geht nicht mit einem Hub!
08.03.2019Switch: selbst lernend
• Ein Switch lernt, welche Hosts
er über eine gegebene
Schnittstelle erreichen kann:
– Wenn er einen Rahmen 1
6 2
empfängt, dann lernt der
Switch, dass der Absender 5 3
4
hinter dieser Schnittstelle
liegen muss
– Er trägt diese Information in
die Switch-Tabelle ein
• Beispiel: A schickt einen
Rahmen an D MAC-Adr. Schnitt. TTL
A 5 60
Switch-Tabelle
08.03.2019Vergleich Switch und Router
• Beide speichern Pakete und leiten diese weiter
– Router: auf der Netzwerkebene (verwendet IP-Adressen)
– Switch: gehört zur Sicherungsschicht (verwendet MAC-
Adressen)
• Router verwaltet eine Weiterleitungstabelle und führt Routing-
Algorithmen aus
• Switch verwaltet eine Switch-Tabelle und ist selbst lernend
08.03.2019Sie können auch lesen
