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Ethernet(イーサネット)

  • レイヤー 2 / リンク層

  • Ethernet フレーム

    • IP パケット + Ethernet ヘッダー

  • 同一ネットワーク内のネットワーク機器まで渡されたデータを届ける

  • ARP テーブル(MAC テーブル)

    • 同一リンク内のノードに関して IP アドレスに対応する MAC アドレスの対応表を保持
  • MTU(Maximum Transfer Unit)
    • リンク層で送信できる最大データサイズ
    • 多くのイーサネットでは 1500 byte
    • 経路 MTU 探索
      • ネットワークの途中で分割処理を行うのは非効率
        • => 途中のルータで負荷が高くなり、全体のスループットが低下
      • 事前に通信するホスト側の最小 MTU を調べて、あらかじめそのサイズ以下に IP パケットを分割してから送る
      • 仕組み
        • IP ヘッダの分割禁止フラグを設定し、途中のルータで分割処理をしないように設定
        • 分割処理をしないと転送できない大きなサイズの IP パケットを受け取ったルータは、その IP パケットを破棄し、送信ホストに対して次の MTU 値を通知
        • 通知を受けたホストは、次から通知されたサイズで送る

フレームフォーマット

  • パケットが流れる向き ===>

    ---------------------------------------------------------------------
| FCS | ペイロード | タイプ | 始点 MAC アドレス | 終点 MAC アドレス |
---------------------------------------------------------------------
    • ペイロード
      • データ部
      • 46 〜 1500 バイト
      • 46 バイトより小さい場合には パディング と呼ばれるものでつめる
    • FCS(Frame Check Sequence)
      • Ethernet ヘッダ、ペイロードが壊れてないことを保証するためのチェックディジット
  • データの符号化
    • マンチェスタ
      • データが 0 のときには電圧が高いところから低いところへと変化させ、1 のときには低いところから高いところへと変化させる方式

内部処理

イーサネットフレーム受信側

  1. NIC
    • データの受信
    • ※ 現在はこの時点で MAC アドレスを検査し、破棄するかどうかを確認する
      • => CPU への割り込みが発生しない
    • プロミスキャスモード
      • NIC ではフレームを破棄せずにすべて受け取り、CPU がそのフレームを受信するか破棄するかを判断するようになる
  2. NIC => CPU
    • 割り込みシグナルを送る
  3. CPU
    • 現在実行している処理を中断
    • パケット受信処理を開始
      • => ドライバへ処理が移る
  4. ドライバ
    • イーサネットフレームの終点 MAC アドレスを検査し、自分が受け取るべきかどうかを検査
    • 受け取る
      • タイプを検査して、自分が受け取るべきプロトコルかどうかを検査
      • 自分が受け取るプロトコル
        • メインメモリにフレームのデータ長文のメモリバッファを用意し、NIC のデータを、データバスを通してメインメモリに転送
        • 上位層のプロトコルに処理が移る

ケーブル

  • UTP(Unshielded Twisted Pair)

    • ケーブルの品質によってカテゴリ分けされる

  • STP(Shielded Twisted Pair)