Современные компьютерные сети
Лекция 3
Канальный уровень
Пономаренко Роман
@rerand0m
rerandom@ispras.ru
Область коллизии (collision domain)
Канальный уровень
- Коммутация каналов
- Объединение сред передачи
- Одновременное использования каналов
- Идентификация и адресация участников
- Пример протоколов: Ethernet
Ethernet
Mac
Устройства работают на разных уровнях
Коммутация каналов
Коммутатор
- (мост, switch)
- Самообучаемый
- Может не ждать всего пакета, только mac адресов
Обучение
| Port | MAC | TTL |
|---|---|---|
Обучение
| Port | MAC | TTL |
|---|---|---|
| 1 | A | 100 |
Обучение
| Port | MAC | TTL |
|---|---|---|
| 1 | A | 100 |
Обучение
| Port | MAC | TTL |
|---|---|---|
| 1 | A | 100 |
Обучение
| Port | MAC | TTL |
|---|---|---|
| 1 | A | 99 |
| 2 | B | 100 |
Обучение
| Port | MAC | TTL |
|---|---|---|
| 1 | A | 99 |
| 2 | B | 100 |
Групповой адрес
Зачастую по-умолчанию групповые адреса (искл. broadcast) запрещены для прохождения, требуется включать
Maximum transmission unit (MTU)
Агрегация каналов
Имея множество свободных портов возникает желание соединить их и ожидать кратного роста скорости.
Или резервирования каналов (на случай выхода из строя одного из)
Однако из коробки это работать не будет, нужно настроить.
Агрегация каналов
(aka EtherChannel, Ethernet trunk, NIC Teaming, Port Channel, Port Teaming, LAG (link aggregation), Link Bundling, Multi-Link Trunking (MLT), NIC bonding, Network Fault Tolerance (NFT))
- Статическое
- Link Aggregation Control Protocol (LACP), описан в IEEE 802.1AX-2008
- Проприетарные (напр. PAgP у Cisco)
Широковещательный шторм
Минимальный пример "мисконфигурации" для образования широковещательного шторма
Один отправленный пакет на широковещательный адрес будет бесконечно копироваться и посылаться к A
Реализовать такое не просто, а очень просто
Spanning tree protocol
IEEE 802.1d
Spanning tree protocol
На первом этапе каждый оповещает соседей о том, что он - это root (других он не знает)
MAC адрес получателей групповой - 01:80:C2:00:00:00
Spanning tree protocol
В конце концов все определяются, кто есть root (тот, чей id наименьший)
Сообщение также содержит информацию о расстоянии до root
Spanning tree protocol
Тот, кому приходит несколько анонсов от root (т.е. существует несколько путей) выбирает один из них (короткий), а другой блокирует
Spanning tree protocol
При проблемах с соединениями дерево может быть перестроено, но не быстро
"Стоимость" соединений
| Скорость соединения | Стоимость соединения (IEEE 802.1D) |
| 4Мбит/с | 250 |
| 10Мбит/с | 100 |
| 16Мбит/с | 62 |
| 100Мбит/с | 19 |
| 1Гбит/с | 4 |
| 2Гбит/с | 3 |
| 10Гбит/с | 2 |
Состояния в STP
| Состояние | Продолжительность | STP send/recv | Изучение MAC | Передача трафика |
| Disabled | - | - | - | - |
| Blocking | - | -/+ | - | - |
| Listening | 15 с | +/+ | - | - |
| Learning | 15 с | +/+ | + | - |
| Forwarding | - | +/+ | + | + |
Listening to Forwarding - 30c
RSTP (rapid) IEEE 802.1w, MSTP (multiple) IEEE 802.1s
Virtual LAN
Нужен для деления сетей на части (изоляции)
Уменьшает количество широковещательного трафика
Увеличивает безопасность и управляемость
Настраивается на коммутаторе, другие устройства об этом не подозревают
В таблицу коммутации добавляется ещё поле - номер VLAN
VLAN
Но иногда изолированные части нужно объединять
VLAN
Порты коммутатора делятся на типы:
- Порты, соединённые с ничего не подозревающими устройствами клиентов (нетегированные, access)
- Порты, соединённые с другими коммутаторами (тегированные, trunk)
Чтобы другой коммутатор разобрался кому разрешено доставлять кадры, их маркируют (тегируют)
Native VLAN - это id, к которому приравнивают пакеты без тега в trunk
Tagged Ethernet
IEEE 802.1q
CFI = Canonical Format Indicator, сейчас DEI = Drop eligible indicator
VLAN ID принимает значения 0..4095, но 0 и 1 лучше не использовать
Литература
-
Таненбаум Э., Фимстер Н., Уэзеролл Д. - Компьютерные сети. 6-е изд.
- Пункты 4.3, 4.7
-
В. Олифер, Н. Олифер - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. 6-е изд.
- Главы 10,11.