לדלג לתוכן

1.3 פרוטוקול אתרנט הרצאה

פרוטוקול: אתרנט

  • פרוטוקול אתרנט הוא פרוטוקול בשכבת הקו המיועד להעברת נתונים באמצעות כבלי אתרנט. ה-MTU של פרוטוקול זה הוא בדרך כלל 1500 בתים, ומוגדר ב-RFC של IEEE תחת תקן 802.3.
  • כל מסגרת (Frame) בפרוטוקול אתרנט מוגבלת ל-1500 בתים (ה-MTU).
  • כל מסגרת מתחילה ב-8 בתים שמסמנים את תחילתה, ובסופה יש עוד 8 בתים שמסמנים את סופה.
  • כל מסגרת מכילה את כתובת ה-MAC של היעד (Destination MAC) ואת כתובת ה-MAC של המקור (Source MAC), כאשר כל אחת מהן היא באורך 6 בתים, כך שהסך הכולל לשדות אלו הוא 12 בתים (2 כתובות MAC).
  • בנוסף, במסגרת יש 2 בתים המצביעים על הפרוטוקול בשכבת הרשת (למשל, IP), אשר נלמד עליו בהמשך.
  • לאחר מכן, גוף המסגרת מכיל את המידע שהשולח מעוניין להעביר.
  • בסוף המסגרת, יש 4 בתים המכילים את ה-Checksum של כל התוכן שבמסגרת, לצורך זיהוי שגיאות.
  • האורך המינימלי של מסגרת הוא 64 בתים, והאורך המקסימלי הוא 1528 בתים (ה-MTU של כבל אתרנט הוא 1528 בתים, לא 1500).

Pasted image 20240705002343.png

  • ישנם שדות נוספים שלא דיברנו עליהם, שנוכל לעסוק בהם בהמשך.
  • במקרה שבו נרצה לשלוח פאקטה לכל הרכיבים ברשת (לכל כתובות ה-MAC), נשתמש בכתובת מיוחדת שנקראת כתובת Broadcast, שהיא:
    FF:FF:FF:FF:FF:FF.

רכיבי רשת

נניח שיש לנו רשת של 50 מחשבים, במקום להפרוס המון כבלים, קיימים רכיבים בשכבת הקו שעוזרים לנו לנהל את התקשורת.

האב (Hub)

  • האב הוא רכיב טיפש שמחבר מספר מחשבים באמצעות כבלים ומפיץ פאקטות בין המחשבים בצורה פשטנית.

  • דמיינו רשת שבה 10 מחשבים מחוברים ל-האב, כל מחשב מחובר לכבל נפרד. כאשר מחשב שולח פאקטה, ההאב מקבל אותה ומפיץ אותה לכל המחשבים, כלומר, הוא מבצע ברודקאסט לכל הכבלים המחוברים אליו.

    Pasted image 20240704233441.png

    • לדוגמה, בתמונה למעלה, כאשר מחשב C שולח פאקטה, ההאב ישלח את הפאקטה לכל יתר המחשבים ברשת. כל מחשב יקבל את הפאקטה ובזכות כתובת ה-MAC יעד, המחשבים יידעו אם הם צריכים לעבד את הפאקטה או להתעלם ממנה.

מתג (Switch)

  • המתג הוא רכיב חכם יותר מההאב, והוא יודע להעביר פאקטות ישירות אל המחשב היעד, מבלי לבצע ברודקאסט לכל הרכיבים ברשת.
  • כאשר המתג מקבל פאקטה, הוא בודק את כתובת ה-MAC של היעד ומעביר את הפאקטה ברגל המתאימה.

Pasted image 20240704233716.png

  • בתמונה למעלה, המחשב C שולח פאקטה למחשב B, והמתג יודע למתג את הפאקטה רק לרגל המתאימה, כך שהפאקטה לא תעבור בכל הרכיבים ברשת, כפי שהיה קורה בהאב.
  • המתג משתמש ב-טבלת מיתוג, שהיא טבלה שבה הוא שומר את כתובות ה-MAC של המחשבים שמחוברים לכל רגל (Port) שלו.

Pasted image 20240704234137.png

  • כאשר המתג מקבל פאקטה עם כתובת MAC יעד שהיא כתובת ברודקאסט FF:FF:FF:FF:FF:FF, הוא ישלח את הפאקטה לכל הרגלים ברשת.
  • המתג מתחיל לבנות את טבלת המיתוג שלו עם הזמן. כאשר הוא מקבל פאקטות, הוא לומד אילו כתובות MAC נמצאות מאחורי כל רגל. כך, הוא בונה את הטבלה ומעביר את הפאקטות בצורה חכמה.

כרטיס רשת

  • כרטיס רשת הוא רכיב חומרה המתחבר למחשב שלנו ומאפשר לו לתקשר עם הרשת. כרטיס הרשת אחראי להמיר את הנתונים שזורמים בכבלים (למשל, כבל אתרנט) לביטים שהמחשב יכול להבין ולעבד.
  • כל כרטיס רשת במחשב מקבל ממשק תוכנתי שנקרא Network Interface Card (NIC), אשר מספק לנו את הגישה לכרטיס הרשת.
  • כרטיס הרשת יכול לפעול עם מספר ממשקי תוכנה (Interfaces), כך שלמחשב אחד יכולים להיות יותר מכרטיס רשת אחד, בהתאם לצורך.
  • בדרך כלל לכרטיס רשת של מחשב יהיה מחובר כבל (לדוגמה כבל אתרנט שמחבר אותו לרשת) או כרטיס רשת "אלחוטי" שיכול לחבר אותו לרשת על גבי תדרים אלחוטיים (לא כבל).
  • הכרטיס רשת הוא מה שמחבר את המחשב הפיזי לרשת עצמה.

סיכום

  • בזכות שכבת הקו, או ספציפית פרוטוקול אתרנט שלמדנו אנחנו יכולים לחבר מחשבים עם כבלים אחד לשני וליצור רשת מחשבים בסיסית, עם מתגים או האבים. והם יכולים לתקשר אחד עם השני ברמת ה"קו".
  • כלומר אם 4 מחשבים מחוברים באותו כבל, או עם אותו מתג (מחוברים ברמת ה"קו"), אז המחשבים ידעו לאן שייכות המסגרות הנשלחות לפי הDST MAC ומעין הן מגיעות לפי הSRC MAC שמצוין במסגרת.
  • בשיעור הבא נלמד על השכבה הבאה, שכבת הרשת וכיצד היא נותנת לשני מחשבים מרוחקים לתקשר בלי שהם יחלקו "קו" משותף.