 |
Адрес приемника и адрес источника
|
|
|
|
48-битовые поля, содержащие Ethernet-адреса принимающего и передающего кадр узлов сети.
Каждый Ethernet-контроллер в мире имеет уникальный 6-байтовый адрес. Ethernet-адрес принято записывать в виде последовательности шести разделенных символом "двоеточие" двузначных шестнадцатиричных чисел, где каждое число представляет собой значение одного байта адреса, например, fl;e2:d3:c4:b5:a6.
Примечание. Как правило, Ethernet-адрес жестко "зашит"в контроллере, однако существуют контроллеры, допускающие его изменение программным путем.
Тип кадра
16-битовое поле, содержащее идентификатор протокола вышележащего уровня, использующего данный Ethernet-кадр. Т.е. поле определяет принадлежность содержимого тела кадра. Наличие данного поля в кадре обеспечивает возможность функционирования в одной сети на базе Ethernet одновременного нескольких различных стеков протоколов, а не только одного TCP/IP.
Примерами значений данного поля являются следующие:
· 0x0800 - протокол IP;
· 0x0806 - ПРОТОКОЛ ARP.
Тело кадра
содержит данные, передаваемые в кадре протоколом вышележащего уровня (на рисунке это IP-сегмент, тело которого используется для пересылки TCP-пакета).
Максимальная длина тела кадра протокола сетевого уровня обозначается как MTU (Maximum Transmission Unit) и для Ethernet составляет 1500 байтов.
Контрольная сумма
32-битовое поле, содержащее CRC-контрольную сумму, подсчитанную для всего кадра.
Минимальная длина Ethernet-кадра составляет 64 байта (512 бит). Такое ограничение связано с тем, что контроль столкновений различных кадров в Ethernet-шине согласно алгоритму CSMA/CD выполняется на интервале времени в 47 микросекунд. За это время осуществляется передача 470 бит (при скорости 10 мегабит в секунду), так что 512 - это округление 470 до числа, являющегося степенью 2.
|
|
|
В ситуациях, когда длина данных, передаваемых в теле кадра, недостаточна для формирования кадра длиной не менее 64 байтов, драйвер Ethernet-контроллера искусственно дополняет тело пакета до необходимой длины.
Примечание. Интересно, что согласно стандарту IEEE 802.3 рассмотренное выше 16-битовое поле типа кадра на самом деле является полем длины (в байтах) тела Ethernet-кадра. Для идентификации типа содержимого тела кадра предлагается использовать специальный протокол LLC (Logic Link Control – протокол управления логической связью), занимающий промежуточное положение между Ethernet и вышележащими протоколами. Однако протокол LLC в среде UNIX (а, значит, и в большинстве других ОС) реализован не был: стандартом «de facto» остаются спецификации RFC 894. Хотя надо отметить, что выбор значений идентификаторов типа кадра (0х0800 и больше) не исключает возможности использования этого поля одновременно и для идентификации типа, и для хранения длины тела кадра (максимум 1500).
7.1.2. Протоколы трансляции адресов
Ethernet подобно другим протоколам сетевого уровня обладает собственной системой адресации узлов сети, отличной от системы адресации, принятой в TCP/IP. Это приводит к необходимости взаимной трансляции адресов «IP-адрес в Ethernet-адрес» и обратно.
В UNIX-системах такая трансляция выполняется с помощью специальной таблицы соответствий пар адресов различного типа, которая динамически создается и обновляется сетевым интерфейсом. В момент активизации сетевого интерфейса содержимое таблицы трансляции может загружаться из созданного вручную специального административного файла, однако это не является обязательным.
Для поддержания трансляции в актуальном состоянии, отражающем текущий состав узлов Ethernet-сети, используется протокол ARP (Address Resolution Protocol), описанный в RFC 826.
|
|
|
Структура ARP-сегмента приведена на рис. 7.2.
Рис. 7.2
Поле "Hardware" содержит идентификатор типа адреса на сетевом уровне (в нашем случае - Ethernet).
Поле "Идентификатор протокола" определяет протокол межсетевого уровня (в нашем случае - IP).
Поля длин задают длину адресов (в нашем случае: "Длина НW-адреса" равна 6, а "Длина адреса" равна 4).
Поле "Операция" содержит идентификатор типа ARP-сегмента (запрос или ответ).
Примечание. Как видно из структуры ARP-сегмента протокол ARP может быть использован для совместной работы TCP/IP не только с протоколом Ethernet, но и с другими протоколами сетевого уровня, когда в этом есть необходимость.
Алгоритм использования протокола ARP для построения таблицы трансляции на некотором узле сети (назовем его А) выглядит следующим образом.
1. На узле А IP-модуль передает сетевому интерфейсу сегмент для его пересылки узлу Б (в сегменте присутствует IP-адрес узла Б). Сетевой интерфейс просматривает свою таблицу трансляции адресов, пытаясь по известному IP-адресу узла Б определить его Ethernet-адрес. Если необходимая строка в таблице есть, то сетевой интерфейс формирует Ethernet-кадр и передает его в сеть.
2. Если нужной строки в таблице нет, то сетевой интерфейс строит ARP-сегмент, содержащий IP-адрес узла Б, упаковывает его в Ethernet-кадр. Этот кадр в качестве Ethernet-адреса приемника содержит широковещательный адрес, что обеспечит получение этого кадра всеми узлами локальной сети.
3. Все узлы локальной сети получают данный Ethernet-кадр, а в нем ARP-сегмент. IP-адрес из ARP-сегмента сравнивается с собственным IP-адресом и, если они совпадают (это должно иметь место только на узле Б), то собственный Ethernet-адрес возвращается узлу А в ответном ARP-сегменте.
4. Получив ответный ARP-сегмент, сетевой интерфейс на узле А добавляет в таблицу трансляции новую строку, содержимое которой и будет использовано для посылки IP-сегмента к узлу Б.
Для того, чтобы таблица трансляции адресов с малым временем реакции отслеживала изменения в сети, ее строки периодически (через 1...20 минут) принудительно очищаются.
Примечание. Очевидно, что использование протокола ARP возможно только для сетей, обеспечивающих широковещательную рассылку данных.
|
|
|
Задачу построения строк таблицы трансляции по известному Ethernet-адресу решает протокол RARP (Reverse ARP), описанный в RFC 903 и использующий сегмент той же структуры, что протокол ARP. Определение IP-адреса по известному Ethernet-адресу требуется в момент начальной загрузки бездисковых ЭВМ, подключенных к сети.
Примечание. Использование протоколов ARP и RARP может быть отключено системным администратором.
7.2. Протокол SLIP
Протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol) обеспечивает соединение двух ЭВМ через последовательный интерфейс (например, V.24). Протокол SLIP описан в RFC 1055.
Протокол очень прост. Все SLIP-кадры начинаются со служебного символа ОхЕВ, называемого ESC, а заканчиваются служебным символом ОхСО, называемым END. Между этими символами располагаются передаваемые данные.
Если служебные символы встречаются в передаваемых данных, то они отсылаются приемнику в виде двухбайтовых последовательностей: {ESC, ОхЕС} и (ESC, OxED}. На принимающей стороне двухбайтовые последовательности преобразуются в ESC и END.
RFC 1055 не специфицирует максимальной длины кадра (MTU), но существующие
реализации протокола ориентированы на значение MTU равное 1006 байт.
Примечание. Очевидно, что скорость передачи данных по последовательному интерфейсу невелика. Для повышения эффективности протокола SLIP в RFC 1144 была предложена его модификация, учитывающая то обстоятельство, что при TCP-взаимодействии по последовательной линии большинство полей IP- и TCP-заголовков остаются неизменными на все время логического соединения. Данная модификация SLIP реально пересылает в своих кадрах только те поля IP- и TCP-заголовков, которые меняют свое значение от кадра к кадру.
7.3. Протокол РРР
Протокол РРР (Point-to-Point Protocol) также может быть использован для соединения двух ЭВМ по последовательному интерфейсу. Протокол РРР (RFC 1331) разработан позднее протокола SLIP, поэтому в нем ликвидированы некоторые недостатки протокола SLIP, в частности:
· поддерживаются различные протоколы вышележащего уровня (а не только IP);
· используются контрольные суммы.
Для идентификации границ РРР-кадра используется служебный символ Ох7Е.
Передаче данных по протоколу РРР предшествует этап тестирования и конфигурирования соединения с помощью протокола LCP (Link Control Protocol), являющегося частью РРР. LCP используется и для завершения соединения.
Кроме того, для обмена управляющей информацией используется протокол NCP (Network Control Protocol). Каждый протокол, лежащий выше РРР, имеет свою версию протокола NCP. NCP, определенный для протокола IP, носит название IPCP (Internet Protocol Control Protocol).
|
|
|
