CCNA試験対策 ch2 fundamentals of Ethernet LANs
- An Overview of LANs
- Building Physical Ethernet LANs with UTP
- Builing Physical Ethernet LANs with Fiber
- Sending Data in Ethernet Networks
Chapter 2: fundamentals of Ethernet LANs
An Overview of LANs
Typical SOHO LANs
- SOHO: small office/home office
- 家庭用routerだとswitch portも生えてたりする
- さらに無線Access Pointも兼ねていたりする
- が、概念的には別々の機器
Typical Enterprise LANs
- 例: 3階建の会社
- 各階にSW1,SW2,SW3を配置
- 階内での通信はこのスイッチで行う
- SW1-SW3に分配するSWDを配置 (distribution switch)
- 階をまたいだ通信はこのスイッチで
- SWDにrouterを接続
- インターネット接続や、企業ネットワークの他の部分への接続
- 各階にSW1,SW2,SW3を配置
The Variety of Ethernet Physical Lyer Standards
speed (bps) | common name | informal | formal | cable type | maximum length (m) |
---|---|---|---|---|---|
10 M | Ethernet | 10BASE-T | 802.3 | Copper | 100 |
100 M | Fast Ethernet | 100BASE-T | 802.3u | Copper | 100 |
1000 M | Gigabit Ethernet | 1000BASE-LX | 802.3z | Fiber | 5000 |
1000 M | Gigabit Ethernet | 1000BASE-T | 802.3ab | Copper | 100 |
10 G | 10 Gig Ethernet | 10GBASE-T | 802.3an | Copper | 100 |
- 意味
- T: UTP (Unshielded Twisted Pair)
- X: Fiber
Consistent Behavior over All Links Using the Ethernet Data-Link Layer
Building Physical Ethernet LANs with UTP
Transmitting Data Using Twisted Pairs
- 「pair」の理由は電気回路上の理由から
- 片方がtransmitter -> receiver
- もう一方が逆向き
- encoding scheme
- なにをもって0,なにをもって1とするかの取り決め
- 例: 10BASE-T: Manchester
- high -> low: 0
- low -> high: 1
Breaking Down a UTP Ethernet Link
- 「Ethernet Link」ってなに
- Ethernet Node間の物理的なケーブル
- RJ-45 connectors (さすやつ)
- cable
- RJ-45 ports (受け)
- PCでは、RJ-45 portsは NIC: Network Interface Cardの一部として実装されていたりする
- transceiver
UTP Cabling Pinouts for 10BASE-T and 100BASE-T
Straight-Through Cable Pinout
- ストレートケーブル
- PCとswitchなどをつなぐやつ
- (1,2)-(1,2)、(3,6)-(3,6)
- クロスケーブル
- switch同士などをつなぐやつ
- (1,2)-(3,6)、(3,6)-(1,2)
(1,2)で送信 | (3,6)で送信 |
---|---|
PC NICs | Hubs |
Routers | Switches |
Wireless Access point |
- 左のグループ同士、右のグループ同士を接続する場合はクロスケーブル
- 左と右を接続する場合はストレートケーブル
- きょうびのスイッチングハブにはAuto-MDIX機能が備わっているので間違えてもいい感じに動いてくれる
UTP Cabling Pinouts for 1000BASE-T
- 10BASE-T, 100BASE-Tと異なり、1000BASE-Tは4ペア
- (1,2),(3,6),(4,5),(7,8)
- クロスケーブルだと(4,5)と(7,8)が入れ替わる
Builing Physical Ethernet LANs with Fiber
Fiber Cabling Transmission Concepts
Multimode Fiber | Single-Mode Fiber | |
---|---|---|
core | ふとい | 細い |
optical transmitter | LET | Laser (入射角がsingle) |
距離(UTP比) | 長い | とても長い |
transmitterのコスト | 安い | 高い |
- 10BASE-Tでpairが2つあるように、fiberでもtransmitter-receiverが2対ある
Tx ----- Rx Rx ----- Tx
Using Fiber with Ethernet
standard | cable type | max distance (m) |
---|---|---|
10GBASE-S | MM | 400 |
10GBASE-LX4 | MM | 300 |
10GBASE-LR | SM | 10 k |
10GBASE-E | SM | 30 k |
- UTP交えた比較
Criteria | UTP | MM | SM |
---|---|---|---|
ケーブルのコスト | 低い | 中程度 | 中程度 |
スイッチポートのコスト | 低い | 中程度 | 高い |
最長 | 100m | 500m | 40km |
EMI | 少し | なし | なし |
copying from cable emissionsのリスク | 少し | なし | なし |
- EMI: Electromagnetic Interference (電磁気妨害)
- copying from cable emissions
- 漏れ信号を披露って盗聴できる脆弱性
- 【補】サイドチャネル攻撃の一種
Sending Data in Ethernet Networks
Ethernet Data-Link Protocol
Header
- Preamble (7 bytes)
- (10101010) x 7オクテット
- SFD: Start Frame Delimiter (1 byte)
- 10101011
- Destination (6 bytes)
- Source (6 bytes)
- Type (2 bytes)
Trailer
Ethernet Addressing
- MACアドレスは重複しないように管理されている
- CiscoのCLI上では
0000.0C12.3456
のように2バイトずつで区切られて表示されたりする - BIA: Burned-In Address, Burnt In Address
- ROMに焼きこまれたアドレス
- 種類
Sending Ethernet Frames with Switches and Hubs
Sending in Modern Ethernet LANs Using Full Duplex
- Half Duplex
- 送信と受信を同時にできない
- Full Duplex
- 送受信を同時にできる
Using Half Duplex with LAN Hubs
- LAN Hub
- 何も考えずにL1の信号を転送するので、衝突がおきる
- 衝突がおきるので、full-duplex logicではなくhalf-duplex logicが必要になる
- CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
- ぶつかったらランダムに待って再送するやつ
- LAN Hubに接続された機器は、ネットワークを共有し、そのネットワークでは一度に1つのフレームしか送信できない
- cf. CCNA試験における「point-to-point」という言葉は、full-duplexであるとを強調する言葉
- switchで構成されたpoint-to-point linkは互いに独立であり、同時にフレームを送信できる