Изучение принципов работы L2 устройств:
- Ознакомиться с основными функциями и характеристиками L2 устройств, таких как коммутаторы, хабы.
Давайте ознакомимся с основными понятиями и рассмотрим устройства на уровне L2, поймем как они работают и для чего используются при построении сети.
- Уровень L2 (Канальный уровень):
- Этот уровень отвечает за передачу данных между устройствами в одной локальной сети. Он управляет доступом к среде передачи и обеспечивает надежную передачу данных, включая обнаружение и коррекцию ошибок.
Коммутаторы (Switches):
Уровень работы:
- Коммутаторы работают на канальном уровне (L2) модели OSI, что означает, что они используют MAC-адреса для передачи данных между устройствами в локальной сети.
Функция пересылки:
- Когда коммутатор получает кадр данных (фрейм) от одного из подключенных устройств, он анализирует заголовок кадра, чтобы определить его MAC-адрес назначения.
Таблица MAC-адресов:
- Коммутаторы создают и поддерживают таблицу MAC-адресов, которая сопоставляет MAC-адреса устройств с портами коммутатора. Когда коммутатор получает кадр, он проверяет таблицу, чтобы определить, на какой порт отправить кадр.
- Если MAC-адрес назначения уже есть в таблице, коммутатор пересылает кадр только на соответствующий порт. Если адреса нет в таблице, коммутатор отправляет кадр на все порты (это называется "широковещательная рассылка"), кроме порта, с которого он был получен.
Форвардинг и фильтрация:
- Коммутаторы используют методы форвардинга и фильтрации для управления трафиком. Форвардинг — это процесс отправки кадра на нужный порт, а фильтрация — это процесс предотвращения отправки кадра на порты, которые не предназначены для него.
Устранение коллизий:
- В отличие от хабов, которые передают данные на все порты и могут вызывать коллизии, коммутаторы уменьшают вероятность коллизий, так как они направляют данные только на нужные порты. Это позволяет нескольким устройствам обмениваться данными одновременно.
Поддержка VLAN:
- Многие современные коммутаторы поддерживают виртуальные локальные сети (VLAN), которые позволяют сегментировать сеть на логические группы. Это улучшает безопасность и управляемость сети, так как устройства в разных VLAN не могут взаимодействовать друг с другом без маршрутизации.
Управляемые и неуправляемые коммутаторы:
- Неуправляемые коммутаторы: Эти устройства работают "из коробки" и не требуют настройки. Они идеально подходят для небольших сетей.
- Управляемые коммутаторы: Эти устройства позволяют администратору настраивать параметры сети, такие как скорость порта, управление трафиком, безопасность и мониторинг. Они подходят для более сложных и крупных сетей.
Физический уровень:
- Хабы работают на физическом уровне модели OSI, что означает, что они не анализируют данные, которые передаются через них. Они просто принимают сигналы от одного устройства и передают их на все остальные порты.
Передача данных:
- Когда устройство отправляет данные (например, кадр Ethernet) на хаб, хаб принимает этот сигнал и затем отправляет его на все порты, кроме порта, с которого он был получен. Это называется "широковещательной рассылкой".
- Все устройства, подключенные к хабу, получают этот сигнал, но только то устройство, для которого предназначены данные, обрабатывает их. Остальные устройства игнорируют кадр.
Отсутствие фильтрации:
- Хабы не имеют возможности фильтровать трафик или определять, куда именно отправлять данные. Это означает, что все данные, отправленные на хаб, будут переданы на все порты, что может привести к увеличению трафика и коллизиям.
Коллизии:
- Поскольку хабы передают данные на все порты одновременно, существует высокая вероятность коллизий, когда два или более устройства пытаются передать данные одновременно. Когда происходит коллизия, данные теряются, и устройства должны повторно отправить их, что снижает общую производительность сети.
Простота и стоимость:
- Хабы просты в использовании и настройке, так как не требуют конфигурации. Они также обычно дешевле, чем коммутаторы, что делает их привлекательными для небольших и простых сетей.
Одним из самых больших недостатков хабов это отсутствие интеллекта, они не могут управлять трафиком, передают все широковещательно(всем устройствам)Поскольку все данные передаются на все порты, это создает проблемы с безопасностью, так как устройства могут перехватывать данные, предназначенные для других устройств
- MAC-адрес (Media Access Control Address) — это уникальный идентификатор, присвоенный сетевому интерфейсу устройства для его идентификации в локальной сети. MAC-адрес используется на канальном уровне (L2) модели OSI и играет важную роль в сетевой коммуникации. MAC в рамках сети это Физический адрес.
- Формат:
- MAC-адрес состоит из 48 бит (6 байт) и обычно представляется в шестнадцатеричном формате. Он записывается в виде шести пар символов, разделенных двоеточиями или дефисами, например:
00:1A:2B:3C:4D:5E или 00-1A-2B-3C-4D-5E.
Структура:
- MAC-адрес делится на две части:
- OUI (Organizationally Unique Identifier): Первые 3 байта (24 бита) идентифицируют производителя устройства. Этот код выделяется организацией IEEE.
- NIC (Network Interface Controller) Specific: Последние 3 байта (24 бита) уникальны для каждого устройства, произведенного данным производителем.
Уникальность:
- Каждый MAC-адрес должен быть уникальным в пределах одной локальной сети. Это позволяет устройствам правильно идентифицировать друг друга и обмениваться данными.
Статичность:
- MAC-адрес обычно фиксирован и не изменяется, хотя некоторые устройства могут поддерживать возможность изменения MAC-адреса (например, для целей безопасности или конфиденциальности).
- Локальные сети (LAN): L2 устройства, такие как коммутаторы и мосты, широко используются в локальных сетях для соединения компьютеров, принтеров и других устройств.
- Сегментация сети: Использование VLAN и мостов позволяет создавать более управляемые и безопасные сети.
- Управление трафиком: Коммутаторы помогают оптимизировать трафик в сети, уменьшая задержки и коллизии.
Определение MAC-адреса устройства:
- Задание: На компьютере под управлением Windows, Linux или macOS выполните следующие шаги для определения MAC-адреса сетевого интерфейса:
- Windows:
- Откройте командную строку (cmd).
- Введите команду
ipconfig /all и нажмите Enter.
- Найдите строку "Физический адрес" (Physical Address) для вашего сетевого адаптера.
Определение и функции:
- Что такое L2 устройства и какую роль они играют в локальных сетях?
- Каковы основные функции коммутаторов (свитчей) на уровне L2?
- Что такое MAC-адрес и как он используется в L2 устройствах?
- Как коммутаторы используют MAC-адреса для управления трафиком в сети?
- Как работает коммутатор?