szit

Ez az oldal csak olvasható. Megtekintheted a forrását, de nem változtathatod meg. Ha úgy gondolod, hogy ez helytelen, kérdezd az Adminisztrátorokat!
[[oktatas:hálózat:cisco_szerint_a_hálózat|< Cisco szerint a hálózat]]
====== Ethernet ======

  * **Szerző:** Sallai András
  * Copyright (c) Sallai András, 2018
  * Licenc: [[https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/|CC Attribution-Share Alike 4.0 International]]
  * Web: https://szit.hu

===== Fogalmak =====


==== VLAN ====

A VLAN a Virtuális LAN rövidítése. Egy LAN hálózaton belül több virtuális
hálózatot hozunk létre, amelyek úgy működnek, mintha valóban különálló 
hálózatok lennének.


===== Az Etherent működése =====

Az Ethernet a legelterjedtebb LAN technológia. A következő szabványok tartoznak ide:
  * IEEE 802.2
  * IEEE 802.3

A csomagokat keretekbe ágyazzuk, ahol a következő funkciókat látjuk el:
  * keret határolás
    * A bitek határait jelölni kell a szinkronizálás miatt
  * címzés
    * A keretbe helyezzük el a MAC címet. 
  * hibaelhárítás
    * A keret egy ciklikus redundancia ellenőrzést tartalmaz, CRC használatával.

Az MAC al-réteg feladata a bitek fizikai közegre írása, illetve annak olvasása.

Az Etherent logikailag  sín (vagy busz) topológián alapszik. 
Ez azt jelenti, hogy az azonos hálózati szegmensen elhelyezkedő 
eszközök osztoznak a közegen.
===== MAC cím =====

A MAC cím elvileg az egész világon egyedi. A számok kiadását az IEEE végzi.
Minden gyártó rendelkezik egy 3 bájtos azonosítóval. Ezt nevezzük OUI számnak.
Az utolsó három bájt a NIC azonosító.

^  gyártó  ^  interfész  ^
|  OUI  |  NIC  |
|  24 bit  |  24 bit  |
|  00-8f-23  |  4a-fb-03  |

===== Keretek továbbítása =====

{{:oktatas:hálózat:cisco_szerint_a_hálózat:keret_tovabbitas.png?400|}}


===== Ethernet szabványok =====

|  1973  |  Etherent  | Dr. Robert Metcalf -- Xerox Corp.  |
|  1980  |  DIX \\ Etherent II  | Digital Equipment Corp. |
|  1983  |  IEEE 802.3 \\ 10 BASE-5  | 10 Mb/s Ethernet \\ vastag koaxiális kábel  |
|  1985  |  IEEE 802.3a  \\ 10 BASE-2 | 10 Mb/s Ethernet \\ vékony koaxiális lábel |
|  1990  |  IEEE 802.3i  \\ 10 BASE-T | 10 Mb/s Ethernet \\ csavartérpár (TP)  |
|  1993  |  IEEE 802.3j  \\ 10 BASE-F  | 10 Mb/s Ethernet \\ üvegszálas optikai |
|  1995  |  IEEE 802.3u \\ 100 BASE-xx | 100 Mb/s Ethernet  \\ csavartérpár |
|  1998  |  IEEE 802.3z \\ 1000 BASE-X | Gigabit Ethernet \\ optikai üvegszálon |
|  1999  |  IEEE 802.3ab \\ 1000 BASE-T | Gigabit Ethernet \\ csavartérpáron |
|  2003  |  IEEE 802.3ae \\ 10G BASE-xx | 10 Gbit/s (1,250 MB/s) Ethernet fényvezető szálon  |
|  2006  |  IEEE 802.3an \\ 10G BASE-T  | 10 Gigabit Ethernet \\ csavartérpáron |

===== Mezőméretek bájtban =====

Kétféle keretezés létezik. Az egyik az IEEE 802.3-as, a másik a DIX -- Ethernet II.

^  IEEE 802.3  ^^^^^^^
|  7  |  1  |  6  |  6  |  2  |  46 -- 1500  |  4  |
| előtag |  start \\ bit  |  cél \\ cím  |  forrás \\ cím  |  hossz  |  802.2 fej \\ adat  |  ellenőrző \\ összeg |

^  DIX -- Ethernet  ^^^^^^^
|  8  |  6  |  6  |  2  |  46 -- 1500  |  4  |
| előtag |  cél \\ cím  |  forrás \\ cím  |  típus  |  802.2 fej \\ adat  |  ellenőrző \\ összeg |

Az Etherent II. és a IEEE 802.3 szabvány minimum és maximum értékei:
  * minimum 64 bájt
  * maximum 1518 bájt

Az értékek magában foglalják az összes bájtot MAC-cím mezőtől az ellenőrző összegig.
Az előtag és a keretező mező nincs a keret méretében. 
 
Ha egy keret 64 bájtnál kisebb ütközési keretnek tekintendő, amelyet az állomások
automatikusan eldobnak.

1998-ban IEEE 802.3ac szabványban kiterjesztették a keret maximális méretét 1522-re.
Ez plusz 4 bájt. Ennek segítségével a keret lehetővé teszi a virtuális helyi 
VLAN használatát. Lehetővé válik a QoS, azaz a felhasználói prioritás használata.

4 bájt QoS és VLAN számára.

{{:oktatas:hálózat:cisco_szerint_a_hálózat:negy_bajt_qos_vlan_ieee_802_3ac.png?400|}}

===== A keret 5-dik mezője =====

A keret ötödik mezője most akkor hossz vagy típus?
Valahogy meg kell különböztetni az IEEE 802.3 és az Ethertnet II keretet.

A következő szabályt vehetjük figyelembe:

  * Ha az érték >= 1536, akkor típus
  * Ha az érték <= 1500, akkor hossz

Az 1536 hexadecimálisan 0x0600, az 1500 pedig 0x05DC.

===== Az adatmező =====

^  IEEE 802.3  ^^^^^^^
|  7  |  1  |  6  |  6  |  2  |  46 -- 1500  |  4  |
| előtag |  start \\ bit  |  cél \\ cím  |  forrás \\ cím  |  hossz  |  802.2 fej \\ adat  |  ellenőrző \\ összeg |

Az adatmező 45-1500 bájt között lehet. Tartalma a harmadik rétegből
egy csomag, amely általában IPv4. A keret minimális mérete 64 bájt. 
Ha túl kicsi, a minimális méretre növeljük, kitöltővel (pad).

===== Az FCS mező =====
A CRC összeget kiszámolja a küldő, majd beteszi az FCS mezőbe.
A fogadó is kiszámítja, majd összehasonlítja.

===== Ethernet MAC =====

==== Windowson ====

  ipconfig /all

<code>
[...]
Fizikai cím ..................: 08-00-27-1B-61-0C
[...]
</code>

<code>
[...]
Physical Address ……….: 00-22-F2-83-F2-C4
[...]
</code>

==== Linuxon ====

  ifconfig

<code>
[...]
HWaddr bc:5f:f4:7e:38:5d
[...]
</code>


  ip address show

<code>
[...]
link/ether 00:25:22:f1:4e:07
[...]
</code>

==== Cisco IOS ====

  R1#show interface GigabitEthernet 0/0

<code>
[...]
0007.ec3e.d501
[...]
</code>

==== Ethernet címzés ====
  * egyedi címzés
  * szórásos címzés
  * csoportos címzés

{{:oktatas:hálózat:cisco_szerint_a_hálózat:mac_unicast_servernek.png?400|}}

A szórásos (broadcast) cím: FF-FF-FF-FF-FF-FF. Ezt használja a DHCP és az ARP is.
Az IP cím ilyenkor csupa 1-es.

{{:oktatas:hálózat:cisco_szerint_a_hálózat:mac_broadcast.png?400|}}

A multicast IPv4 címtartomány a következő: 224.0.0.0 -- 239.255.255.255.
Csak célként használható tartomány. 
Multicast esetén a MAC cím mindig így kezdődik: 01-00-5e.
A végzdőése a csoportos IP cím alsó 23 bitjét átalakítjuk 6 hexadecimális karakterré.

{{:oktatas:hálózat:cisco_szerint_a_hálózat:mac_multicast.png?400|}}


===== Az Ethernet MAC és az IP =====
A hálózaton az eszközök két címmel rendelkeznek:
  * fizikai cím, azaz MAC cím
  * logikai cím, azaz IP cím

A helyi hálózatban használjuk a MAC címet, az egész Interneten az IP címet.
A fizikai címet az IP cím alapján kapjuk meg. De hogyan kapjuk meg
az IP címet? Az IP cím tartománynév alapján kerül meghatározásra. 
Ehhez a programok a DNS (Domain Name System) rendszert használják.
A tartománynévből (domain név) derül ki, hogy hova kell küldeni.
A tartománynevet általában a felhasználó adja meg.

  208.110.105.22      zold.hu

Egy adat, amely a hálózaton utazik tartalmaz MAC és IP címeket:

|  cél MAC \\ AA:AAA:AA:BB:BB:BB  |  forrás MAC  \\ AA:AA:AA:AA:AA:AA  |  forrás IP \\ 196.198.22.87  |  cél IP \\ 205.124.100.35 |  adat  | utótag  |

Melyik hálózati eszköz mit használ ebből?

  * PC, laptop stb. (végberendezések): MAC cím
  * Switch: MAC cím
  * Router: IP cím

===== ARP =====
==== Az ARP ====

Az ARP az Address Resolution Protocol rövidítése. Címmeghatározó protokollnak nevezhetjük.
A következő funkciókat biztosítja:
  * IPv4 cím és MAC cím összerendelés
  * táblázatban nyilvántartás vezetése

A keretek továbbítás előtt ki kell deríteni mi a címzett MAC címe. 
Ezt az IP címből derítjük ki. Ezen a szinten (2. hálózati réteg) tudjuk
mi az IP cím, csak meg kell kérdezni a hálózaton kinek van ilyen IP címe, 
és mi az ő MAC címe. 

==== Példa 01 ====

A következő példában A gép szeretne C gépnek üzenetet küldeni. 
Az A gép ezért egy ARP szórást indít a hálózaton. Az ARP kérésben
a cél MAC cím ilyenkor: **FFFF.FFFF.FFFF**. A forrás cím, természetesen
saját MAC címe.

{{:oktatas:hálózat:cisco_szerint_a_hálózat:mac_cim_felderites_01.png?400|}}

Ez az üzenetet mindenki megkapj:

{{:oktatas:hálózat:cisco_szerint_a_hálózat:mac_cim_felderites_02.png?400|}}

Akinek nem szól az eldobja. A célgép megtartja és válaszol a forrásnak,
elküldve saját MAC címét:

{{:oktatas:hálózat:cisco_szerint_a_hálózat:mac_cim_felderites_03.png?400|}}

Ha meg van a MAC cím A gép elindítja a tényleges üzenetet, eltárolja 
a MAC cím táblájában az IP cím MAC cím összerendelést, egy darabig.

{{:oktatas:hálózat:cisco_szerint_a_hálózat:mac_cim_felderites_04.png?400|}}


A MAC cím IP cím alapján történő felderítését nevezzük ARP protokollnak.
A hálózati eszközök egy táblázatot tartanak fenn a kiderített MAC és
IP cím összerendelések számára. Egy IP cím MAC cím összerendelés két
módon kerülhet a táblázatba:
  * az eszköz mindig figyeli a forgalmat, ha kap egy összerendelést feljegyzi
  * ARP kérést küld
Az ARP táblázatban minden bejegyzés időbélyeggel van ellátva. 
Ha egy címről nem jön keret adott ideig, a táblából törlésre kerül.

==== Nem válaszol a cél ====

Mi történik, ha egy ARP kérésre nem érkezik válasz? A csomag eldobásra kerül,
a felsőbb rétegekbe egy értesítés indul.

==== Küldés más hálózatba ====

A cél IP cím nem a helyi hálózaton van, akkor az alapértelmezett átjáró
felé kell küldeni az adatokat. Ez általában egy router.
Az ARP protokollnak ekkor a router MAC címét kell kiderítenie. 

Az alábbi ábrán láthatjuk, hogy  a router g0/0 nevű interfészen 
fogadja az adatokat. 

{{:oktatas:hálózat:cisco_szerint_a_hálózat:mac_cim_atjaroval.png?400|}}

A router a s0/0/0 interfészen küldi tovább, de a keretben már az s0/0/0
interfész MAC címe szerepel majd.

==== ARP kezelése az egyes operációs rendszereken ====
=== Windows ===

  * egy MAC cím táblában tartásának ideje: 2 perc
  * ha használja bejegyzést, akkor kap még +10 percet

ARP tábla megjelenítése:
  arp -a


<code>
C:\Users\janos>arp -a

Kapcsolat: 192.168.5.101 --- 0xb
  Internetcím           Fizikai cím           Típus
  192.168.5.1           a0-f3-c1-d7-5c-7a     dinamikus
  192.168.5.5           bc-5f-f4-7e-38-5d     dinamikus
  192.168.5.255         ff-ff-ff-ff-ff-ff     statikus
  224.0.0.2             01-00-5e-00-00-02     statikus
  224.0.0.22            01-00-5e-00-00-16     statikus
  224.0.0.252           01-00-5e-00-00-fc     statikus
  239.0.0.1             01-00-5e-00-00-01     statikus
  239.255.255.250       01-00-5e-7f-ff-fa     statikus
  255.255.255.255       ff-ff-ff-ff-ff-ff     statikus

C:\Users\janos>
</code>

ARP bejegyzés törlése
  arp -d 192.168.5.5

Az egész ARP tábla törlése (csak rendszergazdai joggal):
  arp -d *


=== Linux ===

ARP tábla megjelenítése:
  arp

<code>
root@mars:~# arp
Address                  HWtype  HWaddress           Flags Mask            Iface
192.168.5.101            ether   08:00:27:1e:10:79   C                     enp1s0
192.168.5.1              ether   a0:f3:c1:d7:5c:7a   C                     enp1s0
root@mars:~#
</code>

ARP bejegyzés törlése:
  arp -d 192.168.5.101


=== Cisco IOS ===
ARP tábla megjelenítése:
  R1#show ip arp

===== ARP problémák =====

  * ARP kérések nagyon megterhelhetik a hálózatot, ha egyszerre nagyon sok érkezik.
  * Az ARP és IP cím összerendelések meghamisíthatók. Ezt nevezzük ARP-spoofingnak.

Az ARP-spoofing kezelésében a swith használata már egy kezdetleges megoldást 
nyújt, mivel tanul. A swith első arp kérést még mindenhova továbbítja, de tanulás
után már csak arra a portra küldi az ARP üzeneteket, ahol a cél és a forrás 
kommunikál.
===== A switch működése =====

A switchek a 2. hálózati réteben (Layer 2) dolgoznak.

Az Ethernet ugyan sín topológia alapján működik, de a switchek
minden egyes kapcsolatot külön kezelnek pont-pont alapon.

A tanulási folyamat után a switch MAC cím alapján szűr, és csak
azokra a portokra küldi ki az adatokat, ahol az adott eszköz
található. A kapcsoló ehhez egy MAC címtáblát épít.

A kapcsolók az egyes portokon kétféle üzemmódban képesek működni:
  * fél-duplex
  * duplex

===== Kétféle kapcsolás =====

  * Tárol-és-továbbít (store-and-forward)
  * közvetlen kapcsolás (cut-through)

==== Tárol és továbbít ====

Pufferben tárolja a keretet, amíg az teljesen meg nem érkezik.
Megérkezés után hibaellenőrzés következik. 
QoS esetén ez nélkülözhetetlen.

A main kapcsolók csak ezt használják.

==== Közvetlen kapcsolás ====
A keretet részeit azonnal továbbítja, még az egész keret megérkezése
előtt. Hátránya, hogy hibás keretek is továbbításra kerülnek így.

A közvetlen kapcsolásnak két módja létezik:
  * gyors-kapcsolás
    * leggyorsabb, mivel legkisebb a késleltetés
  * töredékmentes kapcsolás
    * az első 64 bájt megvárja, amíg letöltődik
    * így van egy fajta hibaellenőrzés
    * a tárol és továbbít és a gyors-kapcsolás között

Van olyan kapcsoló, amelyik alapból közvetlen kapcsolást használ, 
de ha túl sok hiba van, akkor átkapcsol tárol és továbbít módba.
A hibák arányának csökkenése esetén vissza vált közvetlen továbbításra.


===== Layer 3 kapcsoló =====

A csomagtovábbítási döntésekhez IP címeket is használ.
Azt is megtanulja melyik porthoz milyen IP cím tartozik.
Képes forgalomirányításra is.

{{:oktatas:hálózat:cisco_szerint_a_hálózat:layer_3_kapcsolo.png?400|}}