[Основы сетей] 8.1. Ethernet. Физическая и логическая адресация

Физическая адресация [MAC – адрес] 2 уровень OSI

Для любого обмена данными необходим способ идентификации источника и адресата. При общении между людьми используются имена.

Если окликнуть кого–то по имени, он услышит и ответит. Другие люди, которые находятся в той же комнате, тоже услышат сообщение, но не обратят на него внимания, поскольку оно адресовано не им.

В сетях Ethernet используется схожий метод идентификации узлов–источников и узлов назначения. Каждому подключенному к Ethernet узлу присваивается физический адрес, который служит его идентификатором в сети.

В процессе изготовления всем сетевым интерфейсам Ethernet даются физические адреса. Он называется адресом управления доступом к среде (MAC–адресом). MAC–адрес (адрес управления доступ к передающей среде. Стандартизированный адрес канального уровня, обязательный для каждого порта или устройства, подключенного к локальной сети. Другие устройства в сети используют MAC–адрес для поиска определенных сетевых портов, а также для создания и обновления таблиц и структур данных маршрутизации. В стандарте Ethernet MAC–адреса (имеют длину 6 байт) идентифицирует каждый узел источника и каждый узел назначения в сети.

Сети Ethernet прокладываются с помощью медных или оптоволоконных кабелей, соединяющих узлы и сетевые устройства. Они представляют собой канал связи между узлами.

Когда подключенный к Ethernet узел включается в обмен данными, он рассылает кадры со своим MAC–адресом в качестве источника и MAC–адресом предполагаемого получателя. Все принимающие узлы декодируют (преобразовать закодированную информацию в формат, доступный для чтения программой или пользователем) кадр и считывают MAC–адрес назначения. Если он соответствует настроенному MAC–адресу сетевой интерфейсной платы, она обрабатывает и сохраняет сообщение. Если MAC–адрес назначения не соответствует MAC–адресу узла, сетевой адаптер игнорирует сообщение.

Обмен данными в Ethernet

Стандартные протоколы Ethernet определяют многие аспекты сетевого обмена данными, включая формат и размер кадра, синхронизацию и кодировку.

Когда подключенные к сети Ethernet узлы отправляют сообщения, они форматируют их в соответствии со стандартами макета кадра. Кадры иначе называют протокольными блоками данных (PDU).

Фрейм (англ. frame — кадр, рамка)

Формат кадров Ethernet определяет положение MAC–адресов получателя и источника.

Preamble – последовательность бит, по сути, не являющаяся частью ETH заголовка определяющая начало Ethernet фрейма.

DA (Destination Address) – MAC адрес назначения, может быть юникастом, мультикастом, бродкастом.

SA (Source Address) – MAC адрес отправителя. Всегда юникаст.

E-TYPE (EtherType) – Идентифицирует L3 протокол (к примеру, 0x0800 – Ipv4, 0x86DD – IPv6, 0x8100- указывает что фрейм тегирован заголовком 802.1q, и т.д. )

Payload – L3 пакет размером от 46 до 1500 байт – сами данные.

FCS (Frame Check Sequences) – 4 байтное значение CRC используемое для выявления ошибок передачи. Вычисляется отправляющей стороной, и помещается в поле FCS. Принимающая сторона вычисляет данное значение самостоятельно и сравнивает с полученным.

Логическая адресация [IP – адрес, сетевой адрес]

3 уровень OSI

Как правило, имя человека не меняется. Адрес же зависит от местожительства и может измениться. MAC–адрес узла не меняется, физически присвоен сетевому адаптеру и известен как физический адрес. Он остается неизменным, независимо от расположения узла в сети.

IP–адрес похож на адрес места жительства человека. Он называется логическим адресом (адрес сетевого уровня, обозначающий логическое, а не физическое сетевое устройство), поскольку присваивается логически, в зависимости от местонахождения узла.

IP–адрес, или сетевой адрес - адрес сетевого уровня, обозначающий логическое, а не физическое сетевое устройство.

Все сетевые устройства должны иметь уникальные адреса. Пример сетевого адреса – IP–адрес, присваивает узлу сетевой администратор на основе характеристик локальной сети.

IP–адреса состоят из двух частей. Одна из них является идентификатором локальной сети. Сетевая часть IP–адреса общая у всех узлов в одной локальной сети. Вторая часть IP–адреса является идентификатором конкретного узла. Относящаяся к узлу часть IP–адреса в одной локальной сети не повторяется.

Физический MAC–адрес и логический IP–адрес необходимы компьютеру для обмена данными в иерархической сети точно так же, как для отправки письма необходимо имя и адрес человека.