勉強日記

チラ裏

CCNA試験対策 ch2 fundamentals of Ethernet LANs


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

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

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
  • 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 portsNIC: Network Interface Cardの一部として実装されていたりする
  • transceiver
    • ポートを変換するやつ
    • Cisco製品
      • Gigabit Ethernet Interface Converter (GBIC)
      • Small Form Pluggable(SFP)
        • GBICの後継。小さい
      • Small Form Pluggable Plus(SFP+)
        • 10Gbps対応

UTP Cabling Pinouts for 10BASE-T and 100BASE-T

Straight-Through Cable Pinout

(1,2)で送信 (3,6)で送信
PC NICs Hubs
Routers Switches
Wireless Access point

UTP Cabling Pinouts for 1000BASE-T

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

Trailer

  • FCS: Frame Check Sequence (4 bytes)
    • 誤り検出
      • CRC32
      • 訂正はしない
        • error recoveryはもっと上位のレイヤの仕事(TCP)

Ethernet Addressing

  • MACアドレスは重複しないように管理されている
    • 前半3バイト: OUI (Organizationally Unique Identifier)
      • ベンダーがIEEEにお願いして割り当ててもらうやつ
      • Ciscoなら00:60:2Fとか00:00:0Cとか
    • 後半3バイト: Vendor Assigned
      • ベンダーが重複しないように割り当てるやつ
  • CiscoCLI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
    • 【所感】「リピータハブ」ってやつかな
    • Switch (L2)のようにRJ-45のポートがいっぱい生えている
    • 振る舞い的にL1のデバイスである
  • 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