第3回 Ethernet 2 計算機ネットワーク 1 2 ツイストペアケーブル  撚り対線    細い、軽い、曲げやすい 1信号1ペアとすることでノイズ対策カテゴリー  CAT3, CAT5, CAT5E, CAT6, CAT7 3 ツイストペアケーブルの構成  8芯4対 4 ツイストペアの信号線  10BaseT, 100BaseTX  4芯のみを使う（送信用と受信用の2対） TIA/EIA568B TIA/EIA568B TIA/EIA568B TIA/EIA568A 5 ツイストペアの信号線  1000BaseT  ８芯すべて使う   信号を多重化しているので、送信・受信の区別もないクロスケーブルは事実上使わない  NIC, スイッチングハブ側で自動的に切り替える 6 ライン符号化   NRZ RZ 何もしないもの NRZ: Non Return to Zero 0→L, 1→H NRZI: Non Return to Zero Inverted 遷移→H, 遷移なし→L 光ファイバーなどで使われる 7 伝送に適したライン符号化  10BASE-T   100BASE-TX   マンチェスタ符号 MLT-3 + NRZI + 4B5B 1000BASE-T  8B/1Q4 + 4D-PAM5 8 10BASE の信号マンチェスタ符号 “0” : H(1V) ⇒ L(-1V) “1” : L(-1V) ⇒ H(1V) 9 100BASE-TX NRLI Non return to zero, inverted 1: 電圧遷移(transition:変化), 0:遷移せず MLT-3 Multi-Level Transmit 3値 (-1 0 1) 4B5B 4bit 情報⇒5bit 表現 5シンボル中 “1” 2回以上 10 4B5B符号化  0 の連続   最大3つ 0 1 の変化  なるべく少 Name 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 4b 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 5b 11110 01001 10100 10101 01010 01011 01110 01111 10010 10011 10110 10111 11010 11011 11100 11101 11 1000BASE-T 12 1000BASE-T 8B1Q4 8bit ⇒ 9bit (エラー検出ビット付加) Quinary(5進) 4ケタ 4D-PAM5 4次元：4対の信号線 5段階電圧：+1.0V、+0.5V、0V、-0.5V、-1.0V Pulse Amplitude Modulation (パルス振幅変調) 符号を電圧値に割り当て． 13 規格 100BASE -TX (X:FDDI由来の符号化) 伝送速度 10 : 10Mbps 100 : 100Mbps 1000 : 1Gbps 10G : 10Gbps 変調方式ベースバンド変調使用メディア(媒体) -T ツイストペアケーブル (-TX) 数字同軸ケーブル 5 500m 2 185m -SX, -SR 光 (短距離) -LX, -LR 光 (長距離) -ER 光 (超長距離) 14 “BASE” の意味  変調方式  ベースバンド変調   信号をそのまま流す（変調しない）ブロードバンド変調   周波数変調(FM)など長距離伝送   FM, AM, PM ラジオ、ADSL、電話などでは欠かせないパルス変調  パルスの形 (電圧値・電流値 etc.) 情報表現 PCM, PAM, PPM 15 デュプレックス  全二重 (Full Duplex)  同時双方向  半二重 (Half Duplex)  双方向（非同時）（単方向通信：Simplex）   放送 (Broadcast) 16 CSMA/CD   衝突制御 Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection  送信前：他ノードが送信中か感知 Carrier Sense (キャリア感知)  ⇒送信中で無ければ送信開始他ノードの送信と混信しているか検知 Collision Detection (衝突検知) ⇒Jam 信号送信 (衝突発生信号一定時間送信) 17 衝突(collision)  衝突   電気的な混信⇒不安定な信号状態同軸メディア  半2重(half) ⇒ 電気的な衝突 18 衝突(collision)  イーサネットの長さの制限    イーサネットフレームの最小長   セグメント長・リピータ数衝突の確実な検知 8cm/ns 10Mbps⇒1ビット100ns コリジョンの発生  512bit以内 ⇒ローカルコリジョン ⇒ 自動的に再送 19 1000BASE-T   8B-1Q4 4D-PAM5  9bit を4対5値     8bit+エラー訂正1bit 80MHz Symbol rate 125MHz Auto Nego/MDI 20 リピータ  信号の回復     減衰⇒増幅崩れた信号波形⇒整形ずれた波形⇒リタイミングレイヤー1 デバイス 21 リピータの段数制限  リピータ最大数    同軸メディア ⇒ 2個ツイストペア ⇒ 4個ハブ ⇒ (マルチポート) リピータ  リピータハブ    スイッチングハブと区別 4ハブ5ネット最大数制限 ⇒ 衝突検知を確実にする 22 Layer 2 Ethernet のデータリンク層 MAC (Media Access Control) 23 イーサネットフレーム   最大1518 octet + プリアンブル最小64 octet + プリアンブル  512bit プリアンブル：10101010.... フレーム開始デリミタ：10101011 長さ・タイプ：0x600 (153610)未満⇒長さ，以上⇒タイプ FCS: CRCによるエラー検出 24 Ethernet のフレーム（PDU、パケット） DIX Ethernet  プリアンブル送信元 Addr 宛先 Addr 8 6 6  プリアンブル 7 タイプ 8137 2 データ 46-1500 FCS 4 IEEE 802.3 フレー送信元ム開始 Addr 1 6 宛先 Addr 6 データ長 2 データ FCS 46-1500 4 25 MACアドレス     Media Access Control アドレス Ethernet : レイヤー 2 アドレス 6オクテットネットワークインターフェースに固有の番号  物理アドレス(physical), ハードウェアアドレス(hw) 3オクテットメーカに固有の番号 OUI(Organizationally Unique Identifier) 3オクテットメーカが管理する番号 26 MACアドレスの調べ方  ipconfig /all , ifconfig –a, show int  Physical Address，Hardware Address  16進数表記 00:03:47:70:b4:b6  00-E0-00-D0-5E-AA  0012.2345.4321  00123456789A   MACアドレス ⇒ NIC固有 27 MAC アドレスの調べ方  arp コマンド   arp –a, (arp –na) 機器の管理   ネットワーク機器のMACアドレス→記録障害時の復旧の手がかり 28 特別なMACアドレス  ブロードキャストアドレス   FF:FF:FF:FF:FF:FF マルチキャストアドレス  MACアドレスの最初の1オクテットの最下位ビットが1 29 ブリッジ  L2デバイス  バッファ   コリジョン伝播しない    フレームを一時記憶コリジョンドメイン分割段数制限無スイッチ   多ポート・ハードウェア処理現在のスイッチングハブ 30 ラーニング   入力フレーム⇒送信元MAC+ポート記憶出力  ブロードキャスト   ユニキャスト    入力ポート以外の全てのポートへ出力テーブルに宛先MAC有 ⇒ 該当ポートへ出力無⇒入力ポート以外の全てのポートへ出力それ以外  何もしない 31 スイッチでのブロードキャスト  あるポートから入ってきたフレームは、他の全ポートにコピーされて転送される (arp, 名前解決, RIPv1, etc. 宛先FF:FF:FF:FF:FF:FFであるフレーム) 32 ブロードキャストストーム  イーサネットスイッチでのループブロードキャストストームが発生イーサネットにはTTLがないので、パケットのコピー・増殖が無限に続く 33 まとめ      Ethernetの歴史 Ethernetの種類 Ethernetの仕組みフレーム構成 MACアドレスとその構成