《【第章】网络协议栈-Ethernet原理》.ppt

第8章 网络协议栈1-Ethernet原理 邹昕光 哈尔滨工业大学自动化测试与控制研究所 2010 课程内容 Ethernet概述 Ethernet原理 ARP协议 以太网概述 以太网简介 以太网网络设备 以太网工作原理 以太网数据帧结构 ARP协议 网络协议栈结构 以太网简介 IEEE 802.3 Ethernet 10Mbps IEEE 802.3u Fast Ethernet 100Mbps IEEE 802.3z Gigabit Ethernet 1Gbps 共享媒质的广播通信信道 通过MAC地址来寻址网络节点 以太网简介 以太网设备 集线器 提供一个共享通信信道的设备。各个终端向集线器发送数据信号，集线器把信号整形放大后发送到其他所有的节点中去。采用广播方式。 交换机 通过终端的MAC地址进行寻址，将数据包发送到目的地，而不是广播给所有的终端。对于无法寻址的数据包，则采取广播的方式 集线器 采用广播方式转发数据 以太网设备 交换机 以太网设备工作原理 以太网设备接收某个端口的数据帧，并将该数据帧转发到接收主机所在网络的端口。 包括两个功能部件 地址学习 端口转发 以太网设备端口地址学习 地址学习 交换机保存每个网段（相应于交换机物理端口）上所有节点的物理地址，形成地址转发表 。 工作过程 提取数据包源MAC地址，将其和收到该数据包的端口号存储到地址转发表中（如果该表项存在则更新）。 以太网设备端口地址学习 以太网设备端口地址转发 提取目的MAC地址，查找地址转发表，决定输出端口 1、如果查找到匹配项，且目的地址位于接收 端口所在的网段，则丢弃数据包 2、如果查找到匹配项，且目的地址不在接收 端口所在的网段，转发到相应端口 3、如果没有匹配结果，则广播该数据包 以太网工作原理 CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection 载波侦听多路访问/冲突检测 以太网工作原理 载波侦听 检测信道是否空闲。 多路访问 网络上所有设备使用同一条信道收发数据，且发送数据是广播式的。 冲突检测 检测同时发送的情况。 以太网链路层数据帧格式 DA：目的MAC地址 接收端的MAC地址，6字节长 SA：源MAC地址 发送端的MAC地址，6字节长 Type/Len类型 2字节长 以太网链路层数据帧格式举例 DA 0x00115b2eea71 SA 0x006067772988 Type/Len 0800 (IP) ARP协议简介 全称：以太网地址解析协议，定义于RFC826 用途：将网络层协议(IP)32比特地址转换为48比特的以太网地址 为什么要映射和转换？ 大量使用的应用层协议采用IP地址寻址，而在以太网上，设备采用MAC地址寻址。 ARP协议数据包结构 ARP协议处理过程 ARP表结构 存在通信主机中的一张协议(IP)地址和物理(MAC)地址对应关系的缓存表 可以动态更新也可以手工设置 ARP协议处理过程 ARP协议处理过程 当ARP解析模块收到一个ARP数据包，开始如下处理。 标志merge_flag merge_flag = TRUE，代表ARP包内容在缓存中 否则，代表ARP包内容不再缓存中 ARP协议处理过程 我的硬件地址类型和ARP包的硬件类型域值是否一致？ 若不一致，则丢弃ARP包。 我使用的网络层协议类型是否和ARP包的协议类型域值一致？。 ARP协议处理过程 merge_flag = false 若ARP包中协议类型, 发送方协议地址 已在ARP表中 将ARP包中“发送方硬件地址”值更新到表中相应的“发送方硬件地址”值； （学习功能） merge_flag = true 数据包中的目的协议地址和我的协议地址是否一致？ 如果merge_flag = false，则将三元组协议类型, 发送方协议地址, 发送方硬件地址值 加入ARP表中。 （学习功能） ARP协议处理过程 操作类型是否是REQUEST ？ 产生ARP响应，将自己的硬件地址和协议地址放入数据包的“发送端硬件地址”域和“发送端协议地址”域 设置操作值为REPLY 将该数据包发送给请求端 ARP协议处理过程 设备在发送数据之前要确认信道上没有数据传输。若总线上有数据传输，则等待信道上数据传输完毕再进行传输 若两个设备同时发送数据，数据之间会互相干扰，这种干扰称为冲突。设备在发送数据过程中需要不断的检查自己发送的数据，确认没有被干扰 * * Arp请求 Arp请求 Arp请求 Arp响应 Arp响应