4. Media komunikacyjne w sieciach komputerowych. Urządzenia fizyczne infrastruktury sieciowej Flashcards

1
Q

LAN

A
  • LAN Local Area Network
  • Umożliwiają wymianę zbiorów informacji, wspólne użytkowanie zasobów oraz komunikatów między użytkownikami znajdującymi się na niewielkim obszarze geograficznym (zwykle laboratorium, biuro).
  • Cechą LAN jest nie zbalansowany ruch – zapotrzebowanie jest chwilowe, ale dużej przepustowości
  • LAN nie wymusza stosowania konkretnej topologii sieci lub medium transmisyjnego
  • Jedną z implementacji LAN można realizować z użyciem sieci Ethernet (pierwsze zajęcia laboratoryjne)
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Ethernet

A

różne media fizyczne - od archaicznych kabli koncentrycznych, przez skrętkę po światłowody

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Skrętka

A

(TP - Twisted Pair) - para miedziana, linie fizycznie
skręcane w kablu, różne wyposażenia kabli (izolacje), różne kategorie (wpływają na max. częstotliwość transmisji) i pośrednio na dopuszczony wariant Ethernet -10/100/1000/10G/40G/100G BASE-T(X)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Problem asymetrii linii w łączu, nomenklatura:

A
  • DTE - Data Terminal Equipment czyli urządzenia końcowe, np. stacje PC, rutery
  • DCE - Data Communications Equipment czyli urządzenia pośredniczące w komunikacji, np. przełączniki, hub’y

Gdy łączymy DTE z DCE - stosujemy kabel „bez przeplotu” (bez zamiany linii), w innym przypadku - z przeplotem (1,2 3,6)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Ethernet - realizacja w topologii gwiazdy lub drzewa

A

• Urządzenia DCE: koncentratory
- Switch (przełącznik)
- Hub
• Urządzenia DTE:
- Stacje (hosty)
- Interfejsy ruterów
• Możliwe jest uproszczenie topologii do połączenia punkt-punkt bez
koncentratora (DTE-DTE, kabel z przeplotem)
• Limit długości medium: 100m
• Możliwość stosowania wielu koncentratorów - w przypadku przełączników wprowadza się wtedy topologię drzewa
• Możliwość realizacji każdego segmentu sieci w innej technologii fizycznej.
Konwersja medium: poprzez stosowanie różnych typów portów w przełącznikach lub poprzez użycie konwerterów medium

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Mechanizmy automatycznej negocjacji param. łącza

A

• Negocjowanie trybu pracy łącza ma na celu ustalenie lepszych wspólnie wspieranych parametrów pracy urządzeń
• Sygnalizacja FLP (Fast Link Pulse) – umożliwia automatyczne ustalenie prędkości oraz trybu transmisji:
- Simplex – transmisja jest możliwa tylko w jedną stronę (analogia: ulica jednokierunkowa)
- Half-duplex – transmisja w obie strony ale w danym czasie tylko w jedną (analogia: ruch na remontowanym moście)
- Duplex – równoczesna transmisja (ulica dwukierunkowa)
• Funkcjonalność Auto MDI-X (Medium Dependent Interface CrossOver) – automatyczny wybór MDI lub MDI-X zależnie od rodzaju wykrytego kabla łączącego interfejsy

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Budowa ramki IEEE 802.3

A

Ramka IEEE 802.3 jest poprzedzona preambułą i bajtem zwanym znacznikiem początku ramki (SFD). Minimalna długość ramki wynosi 64 bajty (po 8 bitów), preambuła składa się z 56 bitów, a SFD z 8 bitów.

W przypadku obecnych wariantów Ethernetu pole preambuły integruje w sobie SFD .
• Spotykane warianty nazewnictwa ramek:
• Layer 2 Ethernet Frame – gdy jest interpretowana jako nie zawierająca preambuły i SFD (długość 64-1518 oktetów)
• Layer 1 Ethernet Frame – gdy zawiera powyższe elementy (długość 72 - 1526 oktetów)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Preambuła

A

naprzemienny ciąg bitów 1 i 0, informujący o nadchodzącej ramce. Najczęściej nie jest on włączany do wielkości ramki. Wymagany w procesie synchronizacji odbiornika.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

SFD

A

– (Start of Frame Delimiter) – bajt kończący preambułę. Ma (wyrażoną binarnie) wartość: ‘10101011’ (standard IEEE 802.3) Dwa bity o wartości 1 to sygnał końca procesu synchronizacji odbiornika i rozpoczęcia faktycznej transmisji ramki.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Budowa pakietu IEEE 802.3 - pola ramki

A

• Ethertype/długość – Pole długości pakietu. Może ono zmienić znaczenie (w wariancie Ethernet II) przenosząc zamiast długości identyfikator typu pakietu enkapsulowanego (tzw. Ethertype). Pole to posiada wówczas wartość większą niż 1536 (maksymalna długość danych w podstawowej ramce Ethernet). W
przeciwległym przypadku pole posiada wartość mniejszą niż 1500 (MTU, czyli Maximum Transmission Unit dla Ethernet)
• Dane – jeśli ilość danych jest mniejsza od 46 bajtów, wprowadzane jest tzw. uzupełnienie PAD (padding) i dane są dopełniane jedynkami, tak aby ramka nie
była mniejsza niż 512 bitów (slot time dla sieci 10Mbps).
• FCS – Frame Check Sequence – zawiera 4 bajty kontrolne (cyclic redundancy check - CRC) wygenerowane przez interfejs nadający i sprawdzane przez odbierający. Określają one czy traść ramki nie została uszkodzona.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Adresy w ramce IEEE 802.3 i rozgłaszanie

A

• Każdy interfejs Ethernet urządzenia sieciowego posiada przydzielony przez producenta i teoretyczne niepowtarzalny identyfikator (adres) MAC (Media
Access Control).
• Długość adresu MAC dla Ethernet: 6 bajtów (48 bitów), gdzie pierwsze trzy bajty adresu identyfikują producenta karty, pozostałe są identyfikatorem egzemplarza.
• Adres docelowy w ramce Ethernet może być adresem:
- Pojedynczym (unicast)
- Rozgłoszeniowym (broadcast) o wartości 0xff:ff:ff:ff:ff:ff. Każdy host jest adresatem ramki broadcast. Z uwagi na funkcjonowanie w warstwie łącza danych ramka Ethernet typu broadcast nie opuści bieżącej sieci

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

WiFi

A

• Wireless Fidelity - zestaw standardów stworzonych do budowy bezprzewodowych sieci komputerowych
• Standardy oparte na specyfikacji IEEE 802.11
• Poszczególne specyfikacje definiują standardy produkcyjne stosowane w urządzeniach (np. b, g, n) lecz także jedynie rozszerzenia funkcjonalne (np. mostki między urządzeniami, roaming itp.)
• Alternatywa dla GSM/UMTS/GPRS, WiMAX i innych
• Problemy z bezpieczeństwem sieci, gdyż w większości przypadków dostęp jest anonimowy a liczne warstwy nadbudowane nad WiFi umożliwiają dostęp
publiczny
• W planach: stworzenie standardu WWAN, czyli Wireless Wide Area Network - połączenia GSM i WiFi.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Standard podstawowy: IEEE 802.11

A

Typy sieci opisane standardem IEEE 802.11:
• IBSS (Independent Basic Service Set) – komunikacja w parach, tzw. „z doskoku” – Ad Hoc
• Infrastructure – z użyciem jednostki centralnej lub wielu jednostek (Access point, AP) , zarządzającej systemem komunikowania:
- BSS (Basic Service Set) – zespół komunikujących się ze sobą urządzeń, bazujący na jednym, wyizolowanym od reszty sieci punkcje centralnym - bez narzucania reguł komunikowania.
- ESS – (Enhanced Basic Service Set) – wiele BSS posiadających AP - w celu komunikowania się pomiędzy BSS. Protokół IAPP (Inter Access Point Protocol) umożliwia określanie powiązań pomiędzy AP i uwierzytelnianie

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

IEEE 802.11 – transmisja ramek

A

• W ramach kanału do komunikacja pomiędzy daną stacją A i B wykorzystywany jest protokół RTS/CTS (Request to Send, Clear to Send), definiujący akty mowy: A->B: komunikat RTS, B->A: komunikat CTS, A>B: transmisja ramki, B->A: komunikat ACK
• Rywalizacja o nośnik w czasie transmisji: stacja rezerwuje łącze na czas potrzebny do transmisji ramki (CSMA/CA – Col. Avoidance)
• Network Allocation Vector – technika rezerwowania medium:
- Ramki posiadają pole duration (informujące o tym ile jeszcze czasu będzie potrzebne do zakończenia transmisji)
- Każda stacja posiada licznik NAV – ustawiany na podstawie odczytanego z odebranej ramki duration i zmniejszany. Gdy NAV=0 – medium jest wolne
- Występuje odstęp między ramkami, po nim okres rywalizacji o medium (tzw. okno rywalizacji)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

IEEE 802.11 - DCF

A

• DCF (Distributed Coordination Function, dotyczy stacji klienckiej) / PCF (Point Coordination Function, dotyczy AP) – rozproszona koordynacja dostępu do medium, umożliwia przydział medium (w okresie rywalizacji o nie). Zasada działania:
Gdy medium zajęte, stacja czeka , gdy wolne - odczekuje czas DIFS (Distributed Inter Frame Space) i nadaje. Potem czeka na potwierdzenie od odbiorcy. Gdy potwierdzenie nie doszło – stacja rozpoczyna procedurę od nowa (retransmisja).
• DIFS to tzw. opóźnienie długie (standardowo dla stacji), lecz AP wykorzystuje krótszy czas: PIFS (Point Coordination Inter Frame Space) – co daje mu
pierwszeństwo w nadawaniu.
• SIFS (Short Inter Frame Space) – dla ramek wysokiego priorytetu.
• DCF /PCF zapewnia zatem wykrywanie błędów transmisji (przekroczenie czasów) i ponawianie transmisji ze zmiennym losowym opóźnieniem

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

IEEE 802.11 – odstępy międzyramkowe

A

• Pełna lista odstępów międzyramkowych:
• SIFS – Short InterFrame Space. Stosowany przy transmisjach CTS/RTS lub przy innej transmisji wysokiego priorytetu (dzięki temu sesja CTS/RTS nie zostanie rozdzielona inną transmisją
• EIFS – Error InterFrame Space lub Extended InterFrame Space, znacznie wydłużony, stosowany gdy stacja odebrała błędną ramkę
• DIFS DCF – okres oczekiwania w przypadku stacji klienckiej
• PIFS PCF – okres oczekiwania w przypadku AP
• Odstęp międzyramkowy dotyczy czasu pomiędzy zakończeniem transmisji ramki, a początkiem okresu rywalizacji o łącze – czyli nadawania i oczekiwania na
potwierdzenie

17
Q

IEEE 802.11 - ramka

A

• Ramki 802.11 przesyłane są w tzw. wiązkach fragmentacyjnych (fragmentation
burst) – co wymaga sesji CTS/RTS tylko raz na wiązkę. Dzięki temu – w wiązce
mieści się cała ramka Ethernet 802.3
• Zawartość ramki:
- Pole kontroli ramki – 16 bitów (wersja protokołu, typ/subtyp ramki, bit ToDS, bit FromDS, bit More Fragments, bit Retry, bit Power Management, bit More
Data, bit WEP, bit Order). Pole typ/podtyp określa ramki zarządzające (00) , ramki kontroli (01), lub ramki danych (10)
- Duration – 16 bitów (pole NAV)
• Ramka posiada 4 pola adresowe. Są one wypełniane różnymi wartościami, w zależności od wartości bitów ToDS i FromDS w polu kontroli ramki

BSSID – identyfikator sieci bezprzewodowej (przy IBSS – losowy)
• RA/TA – adres odbiornika / nadajnika przy mostkowaniu AP
• SA/DA – adres MAC interfejsu (źródła / celu)

Kontrola sekwencji (Sequence Control) – dane fragmentowane w warstwie wyższej są identyfikowane w tym polu.
• Dane – nominalna długość:
- 2304 bajty
- 2312 bajtów gdy włączone WEP (nagłówek WEP ma 8 bajtów)
- Długość jest zmniejszana gdy pojawiają się zakłócenia transmisji
- FCS (Frame Check Sequence) – suma kontrolna obliczana analogicznie jak w IEEE 802.3

18
Q

IEEE 802.11 – ramka beacon

A
  • AP rozsyła do stacji ramkę wyróżnioną (tzw. beacon) w stałym interwale czasowym
  • AP musi poczekać, aż zwolni się medium (CSMA/CA) więc beacon może być nieznacznie opóźniony
  • Typowy interwał dla ramki beacon: 100 TU (gdzie TU to tzw. Time Unit równy 1024 us)
  • Ramka beacon zawiera timestamp – korygując synchronizację czasu w stacjach klienckich
  • Gdy zostanie przekroczony czas TTBT (Target Beacon Transmission Time) i kolejna ramka beacon nie dotrze do stacji klienckiej – stacja ta stwierdza utratę kontaktu z AP lub inna stacją gdy pracowała w trybie Ad-hoc
  • Ramka Beacon dodatkowo zawiera: SSID, wspierane prędkości transmisji i standardy, inne informacje korygujące transmisję.
19
Q

IEEE 802.11 – skanowanie kanałów

A

• Rodzaje skanowania:
- Pasywne – polega na nasłuchiwaniu ruchu ramek beacon kierowanych do stacji z przełączaniem skanowania na kolejne kanały
- Aktywne – stacja wysyła ramki ProbeRequest czekając na odpowiedź od AP (ProbeResponse) - z przełączaniem na kolejne kanały. Odpowiada ten AP,
który jako ostatni wygenerował beacon. Można skanować dalej, czekając na innego AP.
• Przyłączenie do sieci polega na wyborze kanału, wyborze AP, ustaleniu innych danych konfiguracyjnych.
• W przypadku IEEE 802.11b i g dostępne kanały mają numery od 1 do 13 (częstotliwości częściowo na siebie nachodzą i są rozmieszczone co 5 MHz i mają szerokość 22 MHz każdy - łącznie w 2400 – 2483 MHz). Dodatkowy 14-ty kanał dostępny jest tylko w Japonii.

20
Q

IEEE 802.11 – techniki uwierzytelniania

A

• Pierwsze systemy WiFi:
- Wersja bazowa – Open System, akceptujący wszystkie stacje bezwarunkowo. W tym trybie (brak uwierzytelnienia) możliwe jest wprowadzenie szyfrowania dalszej treści poprzez kluczem WEP – stacja klienta musi go wtedy uzgodnić
- WEP – uwierzytelnienie na bazie zgodnego Shared Key posiadanego przez obydwie strony, dane szyfrowane kluczem symetrycznym, wcześniej
przeprowadzana jest procedura Challenge-Response Handshake
• Do uwierzytelniania służą ramki Authentication Request/Authentication Response.
• Stacja nie może być uwierzytelniona w dwóch AP jednocześnie

21
Q

Wireless Distribution System - Mostki WiFi

A
  • WDS nie jest standardem, jedynie określeniem sposobu komunikowania urządzeń.
  • Mostkowanie WiFi (WiFi Bridging) polega na tunelowaniu ruchu w sieci LAN poprzez połączenie punkt–punkt WiFi.
  • Ruch idąc w medium kablowym jest konwertowany do WiFi, mostkowany do innego urządzenia radiowego i potem dalej w następnym medium kablowym
  • Mostki pracują w warstwie fizycznej i łącza danych (w celu identyfikacji stacji przesyłających użyto adresów MAC)
  • Możliwe jest tworzenie połączeń punkt-multipunkt
  • Wszystkie urządzenia a mostku powinny pracować na tym samym kanale WiFi
  • Innym rozwiązaniem jest stosowanie repeaterów WiFi.
22
Q

Wireless Distribution System - Repeaters

A
  • System bezprzewodowego mostkowania WiFi
  • Limitowanie ilości klientów – najczęściej do 6
  • System powinien pracować w całości na tym samym kanale WiFi
  • Stacje klienckie są rejestrowane w AP nadrzędnym
  • Stacje klienckie identyfikowane są za pośrednictwem identyfikatora SSID
  • Istnieje możliwość wprowadzenia WEP i WPA/WPA2 do zabezpieczenia mostka (urządzenia typu repeater przekazują ta treść dalej)