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無色の翼、鳥は何処に向かうのか?
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MACアドレス
2011-11-10-Thu  CATEGORY: 学習ノート
※ネットワーク学習用のノートです。
 興味ない人は、すっ飛ばしてください。

ちょっと学習ノートをWEBの方にも
残しておこうってことで始めました。
専門用語たくさんありますが、
ザックリしたメモなので頑張れば、
まぁ、理解できるかもです。

個人的なアレなので、
間違いがあるかもしんないですw



【MACアドレス:Media Access Control address】
レイヤー2のアドレス。48bit(6byte)長。表記は16進数。
データリンク層の下位副層であるMAC層に付与されるアドレス。
全世界で一意の数値であり、同じ数値は存在しない。

MACアドレスは物理アドレスであり、
IPアドレスのように設定変更は基本的に出来ない。
LAN接続インタフェース・カード(NIC)上のROMに書き込まれており、
ネットワークに接続する機器が初めから所持しているアドレス。

アドレスの管理はIEEEが行なっている。
前半24bitは、ベンダーコードであり、
各製造メーカーを表す値となっている。
後半24bitは、ベンダー割り当てコードであり、
各製造メーカーが任意に割り当てた値。

宛先MACアドレスが「FF:FF:FF:FF:FF:FF」の場合、
機器はブロードキャストとして扱う。
また、先頭2bitでユニキャスト(単一の宛先)であるか、
マルチキャスト(多数の宛先)であるかを判断する。



【フレーム:Frame】
データリンク層のデータ単位。
レイヤー2のPDU:Protocol Data Unit。
宛先MACアドレス(6byte)、送信元MACアドレス(6byte)、
フレームタイプ(2byte)の順番で並んでおり、その次に
レイヤー3のパケット情報(46~1500byte)が続いている。
そして、送信データの一番末尾にFCS(4byte)が設置される。

レイヤー2情報の合計は18(6+6+2+4)byteで、
レイヤー3情報の最大値は1500byteになり、
フレームの最大値は1518byteとなる。



【宛先MACアドレス】
フレームの先頭にあるアドレス情報。6byte長。
ネットワーク機器は「宛先アドレス」を読み込み、
フレームをどこに、どのように送信するか決定する。

FF:FF:FF:FF:FF:FF = ブロードキャストアドレス
01:80:C2:00:00:00 = STP用のマルチキャストアドレス

上記などのアドレスを受信すると、
ネットワーク機器は複数宛先に向けてデータ送信する。
それ以外のユニキャストは、単一の宛先にしかデータを送らない。
ブロードキャスト、マルチキャストは多発するのは好ましくない。
VLANやサブネットなどでデータの送信範囲を区切って、
複数宛先のデータ送信を少なくするように設計するのが基本。

Ethernetでは宛先不明の場合、必ずブロードキャストになる。
また、ARPやDHCPなどのプロトコルでも宛先MACアドレスに
ブロードキャストを使うことは多い。

宛先MACアドレスは、その宛先ホストが同一LAN上にいる場合、
そのホストのMACアドレスとなる。

だが、LANまたはVLANが異なるホストを宛先とした場合、
宛先MACアドレスは「ルータのインターフェイス」になる。
(ネットワーク機器のインターフェイスには、
 各々MACアドレスが割り当てられている。IP割り当ても可能)
LANとLANをまたぐ通信では、宛先/送信元MACアドレスが
書き換えられてしまう。

---------[LAN1]---------
| LAN1_PC
|
|  ↓
| 宛先MAC = ルータのインターフェイス(LAN1側)
| 宛先IP = LAN2_PC
|  ↓
|
| ▼HUB/スイッチ
|
|  ↓
| 宛先MAC = ルータのインターフェイス(LAN1側)
| 宛先IP = LAN2_PC
|  ↓
|
---------[LAN1]---------
---------------------------------------------
ルータ
■インターフェイス(LAN1側)
 ↓
宛先MAC = LAN2_PC
宛先IP = LAN2_PC
(送信元MAC = インターフェイス(LAN2側))
 ↓
■インターフェイスLAN2
---------------------------------------------
---------[LAN2]---------
|
|  ↓
| 宛先MAC = LAN2_PC
| 宛先IP = LAN2_PC
| (送信元MAC = インターフェイス(LAN2側))
|  ↓
|
| ▼HUB/スイッチ
|
|  ↓
| 宛先MAC = LAN2_PC
| 宛先IP = LAN2_PC
| (送信元MAC = インターフェイス(LAN2側))
|  ↓
|
| LAN2_PC
---------[LAN2]---------



【送信元MACアドレス】
宛先MACアドレスの次に配置される情報。6byte長。
送信元MACアドレスは、自装置のアドレスを使用。
ROMに書き込まれている値なので、NICがあれば必ず所持している。
ルータなどでLAN間の通信をする場合、
送信元アドレスは、ルータのインターフェイスの
MACアドレスに書き換えられる。



【フレームタイプ】
フレームの種類を判断するための値。2byte長。
通常のタイプなら、この後はIPパケット(L3情報)となるが、
フレームタイプ「0x 8100」の場合、VLANタグと認識され、
次の「2byte」をVLAN情報として処理する。
また、VLANタグはネットワーク機器がVLAN情報を認識するために
挿入されたデータなので、VLANタグの後には、本来のフレームの
タイプが続く。そのため、データは4byteずれる。

⇒VLANタグは「4byte」だが、最初の2byteは
 「このフレームはVLAN」であると示すフレームタイプ。
 残り2byte(16bit)のうち「Priority値(3bit)」
 「CFI(1bit)」「VLAN値(12bit)」となっている。



【FCS:Frame Check Sequence】
フレームの整合性を確認するため、フレーム末尾にある付加データ。
元のフレームを一定手順で演算して出された4byte長のデータ。

フレーム受信した装置では、そのフレームを元にして
演算処理を実行。算出された数値と、フレーム内のFCS値を比べて
一致するなら正常と認識。一致しなければ、通信中に情報が
壊れたとしてエラーと認識する。

フレーム内容が書き換えられた際、FCSも同時に書き換えられるので、
ルータでMACアドレスが変更する時、FCS値も変更する。




VLAN(2)の前に書いておくべき情報は、
これで大体出揃ったかな?



▼関連記事
・VLAN(1)
【VLAN : Virtual LAN】
仮想のローカルエリアネットワーク(LAN : Local Area Network)。
ブロードキャストが到達する範囲、ブロードキャストドメイン。

・コリジョンドメイン/ブロードキャストドメイン
【コリジョンドメイン : collision domain】
同時にデータ送信を行うと、ネットワーク上で
衝突(コリジョン)が発生してしまう範囲。
【ブロードキャストドメイン : broadcast domain】
ブロードキャスト(同ネットワーク上の全ての機器宛のデータ送信)が
到達する範囲。
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