Physical and Data Link
สื่อส่งข้อมูลและลิงก์
ก่อนข้อมูลข้ามเครือข่ายได้ ต้องเดินทางผ่านสื่อและลิงก์ใกล้ตัว เข้าใจเฟรมก่อนแพ็กเก็ต
หัวข้อในบทนี้
ศัพท์ในบทนี้ · กดคำที่ขีดเส้นใต้ในเนื้อหาเพื่อดูความหมายได้ด้วย
- IP
- ที่อยู่และโปรโตคอลส่ง packet ระหว่างเครือข่าย รุ่น IPv4 และ IPv6 มีรูปแบบต่างกัน
- MAC
- ที่อยู่ชั้นลิงก์ เช่น Ethernet ใช้ระบุผู้ส่งและผู้รับใน frame
- TCP
- โปรโตคอลขนส่ง byte stream แบบมี connection ตรวจลำดับและส่งซ้ำตามกลไก
- VLAN
- การแยก broadcast domain ในเครือข่าย layer 2
- FCS
- field ท้าย frame สำหรับตรวจความเสียหายตาม CRC
- CRC
- การคำนวณค่าตรวจความเสียหาย ไม่ใช่การเข้ารหัสหรือลายเซ็น
frame คือส่วนห่อสำหรับลิงก์ปัจจุบัน
ใน Ethernet ผู้ส่งวางข้อมูลชั้นบนลงใน payload แล้วเพิ่มส่วนหัวที่บอก ปลายทางและต้นทาง พร้อมส่วนท้ายตรวจความเสียหาย Receiver อ่านชนิดข้อมูลจาก EtherType เพื่อส่ง payload ให้ผู้รับผิดชอบชั้นถัดไป การส่งผ่านสื่อจริงยังต้องอาศัยสัญญาณ จังหวะ และการตรวจ link
- Preamble + SFD
ช่วยเริ่มรับและระบุจุดเริ่ม frame ในการส่ง ไม่ใช่ข้อมูลแอป
- Ethernet header
Destination MAC และ source MAC ใช้ในลิงก์ EtherType บอกชนิดข้อมูลที่ห่อ
- Payload
อาจเป็น IP packet ที่ภายในห่อ TCP segment หรือข้อมูลของโปรโตคอลอื่น
- FCS
ค่าตรวจด้วย CRC เพื่อตรวจความเสียหาย ไม่ใช่การเข้ารหัสหรือการพิสูจน์ผู้ส่ง
Copper ส่งไฟฟ้า Fiber ส่งแสง เครื่องมือและหัวต่อจึงต่างกัน Patch panel รวมปลายสายแบบ passive ไม่เลือกเส้นทางเอง Unicast ระบุผู้รับเดียวแต่ switch อาจ flood เมื่อยังไม่รู้พอร์ต Multicast ระบุกลุ่ม Broadcast ครอบคลุม broadcast domain ไม่ใช่ทุกเครื่องบนอินเทอร์เน็ต Duplex บอกทิศทางรับส่ง ไม่ใช่ความเร็ว
สายทองแดง ไฟเบอร์ และเครื่องมือสายCopper, Fiber and Cabling Tools · 05.2.1
สายทองแดงใช้สัญญาณไฟฟ้า ไฟเบอร์ใช้แสง เครื่องมือทดสอบช่วยแยกปัญหาสายกับอุปกรณ์
ทองแดงส่งข้อมูลด้วยสัญญาณไฟฟ้า ใยแก้วส่งด้วยแสง Twisted pairs ลดผลรบกวนและ crosstalk Cat5e Cat6 เป็นประเภทข้อกำหนดที่เกี่ยวกับคุณภาพและความสามารถ ไม่ใช่ดูจากสีสาย
ตัวเลขในภาพเป็นข้อมูลเชิงตรรกะ ตัวส่ง encode เป็นสัญญาณตามมาตรฐานของลิงก์ ภาพ pulse เป็นภาพแนวคิด ไม่ใช่ waveform ที่ระบุ line coding ของ Ethernet ทุกความเร็ว สัญญาณรับได้ต้องอยู่ในเงื่อนไขคุณภาพ ระยะและอุปกรณ์ที่รองรับ
เส้นทางสายรวม patch cord หัวต่อ และช่วงเดินผนัง เครื่องมือ tester ตรวจบางลักษณะเช่น wire map ได้ แต่ไม่รับรองทุกระดับความเร็ว ต้องเลือกการตรวจตามสิ่งที่ต้องพิสูจน์
Crossover cable (สายไขว้)
สาย crossover เปลี่ยนการจับคู่ส่งรับสำหรับการเชื่อมอุปกรณ์ตามมาตรฐานที่ต้องใช้ หลายอุปกรณ์รองรับ Auto MDI-X และปรับการจับคู่เองได้ จึงไม่สรุปจากอุปกรณ์สองชิ้นชนิดเดียวกันว่าต้องไขว้เสมอ ตรวจมาตรฐาน พอร์ต และความสามารถก่อนเลือกสาย
Crosstalk และการตรวจสาย
สัญญาณบนคู่หนึ่งอาจรบกวนอีกคู่ การบิดและข้อกำหนดการติดตั้งช่วยลดผลนั้น การคลายเกลียวมากเกินหรือหัวต่อคุณภาพไม่เหมาะทำให้ channel ไม่ผ่านคุณสมบัตินั้น Tester แบบ wire map ตรวจการต่อคู่ แต่การรับรอง bandwidth หรือ loss ต้องใช้เครื่องมือและวิธีที่ตรวจคุณสมบัตินั้นได้จริง
ที่มาของหัวข้อนี้ · 5 รายการ
คำอธิบายและภาพในหน้านี้เรียบเรียงใหม่ ชื่อบทต้นทางด้านล่างใช้ตรวจที่มา ไม่ได้แทนเนื้อหาที่คุณต้องไปอ่านเพิ่มเพื่อเข้าใจหน้านี้ และไม่ยืนยันว่าทุกประโยคมีอยู่ในคอร์ส
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 1: Introduction to NetworkingVideo: Twisted Pair Cabling and DuplexingIT2.M1.V10
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 5: Connecting to the InternetVideo: Fiber ConnectionsIT2.M5.V7
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 1: Introduction to NetworkingReading: Cabling ToolsIT2.M1.R6
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 1: Introduction to NetworkingReading: Supplemental Reading for Twisted Pair Ethernet: Crossover CablesIT2.M1.R5
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 1: Introduction to NetworkingVideo: CablesIT2.M1.V4
แผงสายและทิศทางการส่งPatch Panels and Duplex · 05.2.2
Patch panel จัดจุดรวมสาย Duplex บอกว่าส่งสองทิศทางพร้อมกันได้หรือไม่
Patch panel รวมปลายสายเดินอาคารให้ต่อและติดป้ายได้ง่าย ตัวแผงทั่วไปไม่ได้เรียนรู้ หรือ route ต้องต่อ patch cord ไป switch จึงเข้าถึงเครือข่าย ส่วน duplex บอกทิศทางการส่ง
Wall outlet กับ patch panel เป็นจุดเชื่อมสายและจัดระเบียบ ไม่ได้ route หรือเรียนรู้ MAC แบบ switch Half duplex สลับทิศทาง Full duplex ส่งสองทิศพร้อมกันได้ ต้องดู link negotiation และมาตรฐาน ไม่เดาจากจำนวนไฟ LED
Simplex ส่งทางเดียว Half duplex สลับรับกับส่ง Full duplex ทำสองทิศพร้อมกันตามลิงก์ ความเร็วและ duplex ต้องดูสถานะจริง ไม่สรุปจากไฟ link เพียงดวงเดียว
Link lights และ duplex negotiation
ไฟ link บอกสถานะตามรุ่นอุปกรณ์ ไฟ activity บอกการรับส่งตามแบบอุปกรณ์ ต้องดูคู่มือ ไม่ใช้สีเดียวเหมือนกันทุกเครื่อง Half duplex แบบ shared Ethernet มี contention/collision และใช้กลไก CSMA/CD ตามรูปแบบเดิม ส่วน switched full duplex ไม่มี collision ในลิงก์ full duplex นั้น
Patch panel รวมจุดปลายสายให้จัดการเส้นทางต่อได้สะดวก ตัวแผงทั่วไปไม่ได้ทำหน้าที่ตัดสินส่งข้อมูลเหมือน switch ต้องตามว่าเต้ารับห้องใดมาที่ช่องใด แล้วต่อไป switch port ไหน
Half duplex รับกับส่งไม่พร้อมกัน ส่วน full duplex รับและส่งพร้อมกันได้ตามลิงก์ การเสียบสายติดไม่ยืนยันว่าความเร็วและ duplex ตกลงตรงกัน จึงต้องอ่านสถานะพอร์ตพร้อมข้อมูล error ของอุปกรณ์
ที่มาของหัวข้อนี้ · 2 รายการ
คำอธิบายและภาพในหน้านี้เรียบเรียงใหม่ ชื่อบทต้นทางด้านล่างใช้ตรวจที่มา ไม่ได้แทนเนื้อหาที่คุณต้องไปอ่านเพิ่มเพื่อเข้าใจหน้านี้ และไม่ยืนยันว่าทุกประโยคมีอยู่ในคอร์ส
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 1: Introduction to NetworkingVideo: Network Ports and Patch PanelsIT2.M1.V11
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 1: Introduction to NetworkingVideo: Twisted Pair Cabling and DuplexingIT2.M1.V10
เฟรมอีเทอร์เน็ตและแมคแอดเดรสEthernet Frames and MAC · 05.2.3
Ethernet frame มีข้อมูลและส่วนหัว MAC address ใช้อ้างถึงปลายทางในลิงก์
Ethernet frame มี destination source MAC EtherType payload และ ตามรูปแบบ Preamble กับ SFD ช่วยเริ่มรับสัญญาณ MAC ตัวอย่าง 02:00:00:00:00:01 มี 48 บิต ที่อยู่นี้เป็นตัวอย่างไม่ได้ยืนยันตัวบุคคล
ภาพแสดง field โดยไม่ได้วาดตามสัดส่วน byte จริง ใช้ Ethernet II แบบไม่ติด VLAN tag และ payload ปกติ: preamble 7 bytes กับ SFD 1 byte มาก่อน MAC frame ส่วน frame จาก destination ถึง FCS โดยทั่วไป 64–1518 bytes VLAN tag เพิ่ม 4 bytes และบางระบบรองรับขนาดอื่น Padding เติม payload ที่สั้น FCS ตรวจตั้งแต่ destination MAC ถึง payload/padding ไม่รวม preamble และ FCS เอง ชั้นที่ซ้อนด้านล่างเป็นตัวอย่าง TCP บน IP ไม่ใช่ทุก frame ต้องมี TCP
EtherType บอกข้อมูลที่ห่อ เช่น IPv4 packet อยู่ใน payload ใช้ ตรวจความเสียหายระหว่างส่ง ไม่เข้ารหัส ไม่พิสูจน์ผู้ส่ง และ Ethernet ไม่ทำ retransmission ให้เอง
FCS ผ่านไม่ได้แปลว่าผู้ส่งน่าเชื่อ
ตรวจความเสียหายจาก byte ที่รับ ค่าไม่ตรงทำให้ frame ถูกทิ้งตามการประมวลผล มันไม่มี secret ที่ผู้ส่งเท่านั้นรู้ ผู้โจมตีสร้าง frame ใหม่พร้อม CRC ที่ตรงได้ หรือแอประดับบนอาจจัดการส่งซ้ำเมื่อข้อมูลหาย Ethernet ไม่ส่งซ้ำแทน TCP
Frame มีโครงสร้างของชั้นลิงก์ Packet ในบริบท IP มีโครงสร้างของชั้นเครือข่าย Segment ใน TCP มีส่วนจัดการการขนส่ง จึงมีหลายหน่วยซ้อนกันในข้อมูลที่จับได้หนึ่งรายการ
Payload เป็นสิ่งที่ส่วนห่อหนึ่งบรรทุก สำหรับ Ethernet payload อาจเป็น IP packet สำหรับ IP payload อาจเป็น TCP segment เมื่ออ่าน packet capture จึงต้องบอกว่ากำลังอ่านชั้นไหนก่อนตีความข้อมูล
MAC ใช้ในลิงก์ปัจจุบัน ARP ใน IPv4 ใช้หาที่อยู่ลิงก์ของ IP ที่ต้องติดต่อในวง เมื่อจะไปนอกวงเครื่องมักหา MAC ของ gateway ไม่ใช่ MAC ของเว็บที่อยู่อีกเครือข่าย Router จึงสร้างส่วนห่อสำหรับลิงก์ถัดไป
ที่มาของหัวข้อนี้ · 2 รายการ
คำอธิบายและภาพในหน้านี้เรียบเรียงใหม่ ชื่อบทต้นทางด้านล่างใช้ตรวจที่มา ไม่ได้แทนเนื้อหาที่คุณต้องไปอ่านเพิ่มเพื่อเข้าใจหน้านี้ และไม่ยืนยันว่าทุกประโยคมีอยู่ในคอร์ส
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 1: Introduction to NetworkingVideo: Ethernet and MAC AddressesIT2.M1.V12
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 1: Introduction to NetworkingVideo: Dissecting an Ethernet FrameIT2.M1.V14
เอกสารหลักที่ใช้ตรวจแนวคิดเพิ่มเติม
การส่งถึงหนึ่ง กลุ่ม และทั้งหมดUnicast, Multicast and Broadcast · 05.2.4
Unicast ส่งถึงหนึ่งปลายทาง Multicast ส่งถึงกลุ่ม Broadcast ส่งถึงทุกเครื่องในขอบเขตนั้น
Unicast มีผู้รับหนึ่งที่อยู่ Multicast ส่งเข้ากลุ่ม Broadcast ส่งไปทุกอุปกรณ์ใน broadcast domain ตามขอบเขต Ethernet ใช้ FF:FF:FF:FF:FF:FF สำหรับ broadcast ไม่ได้หมายถึงทั้งอินเทอร์เน็ต
Unicast นี้ระบุ B คนเดียว และสมมติ switch รู้พอร์ตของ B แล้ว จึงส่งไปพอร์ตนั้น
Multicast ในตัวอย่างสมมติ switch รู้สมาชิก B กับ C ผ่านกลไกที่รองรับ ส่วน broadcast ไปทุกพอร์ตที่เกี่ยวข้องใน VLAN ยกเว้นพอร์ตรับเข้า หากไม่รู้สมาชิก switch อาจ flood multicast ได้เช่นกัน Unknown unicast ก็อาจ flood แต่ destination ยังเป็น unicast
Switch อาจ flood unknown unicast เมื่อยังไม่รู้พอร์ต แต่จุดประสงค์ของ frame ยังเป็น unicast การกระจายของอุปกรณ์กับชนิดที่อยู่ปลายทางจึงเป็นคนละเรื่อง
Switch เรียนรู้จาก source MAC
Switch บันทึกว่า source เข้ามาจากพอร์ตใดภายใน แล้วดู destination เพื่อเลือกพอร์ต ถ้า destination ยังไม่รู้จะ flood ในขอบเขตที่เกี่ยวข้องโดยไม่ส่งกลับพอร์ตรับเข้า เมื่อ table มีคำตอบจึงส่ง known unicast ไปพอร์ตนั้นตามปกติ
ที่มาของหัวข้อนี้ · 2 รายการ
คำอธิบายและภาพในหน้านี้เรียบเรียงใหม่ ชื่อบทต้นทางด้านล่างใช้ตรวจที่มา ไม่ได้แทนเนื้อหาที่คุณต้องไปอ่านเพิ่มเพื่อเข้าใจหน้านี้ และไม่ยืนยันว่าทุกประโยคมีอยู่ในคอร์ส
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 1: Introduction to NetworkingVideo: Unicast, Multicast, and BroadcastIT2.M1.V13
- The Bits and Bytes of Computer Networking · Module 1: Introduction to NetworkingVideo: Hubs and SwitchesIT2.M1.V5
เอกสารหลักที่ใช้ตรวจแนวคิดเพิ่มเติม
นำศัพท์มาเชื่อมกับงาน
เมื่อเครื่องส่งออกอินเทอร์เน็ต เฟรมใกล้ตัวมักส่งหา MAC ของ gateway ไม่ใช่ MAC ของเว็บปลายทาง
สิ่งที่บทนี้เชื่อมไว้
ก่อนข้อมูลข้ามเครือข่ายได้ ต้องเดินทางผ่านสื่อและลิงก์ใกล้ตัว เข้าใจเฟรมก่อนแพ็กเก็ต
ใช้ภาพกับตัวอย่างด้านบนเชื่อมหน้าที่ของแต่ละส่วน แล้วตรวจความเข้าใจด้วยการอธิบายเหตุผลของผลที่เห็น ก่อนเปิดบทถัดไป
บทเรียนที่เกี่ยวข้องและที่มาของบทอ่าน
transcript ที่เคยใช้ตรวจแนวคิดพื้นฐานและตัวอย่างบางส่วน: T0392 · 2.The Bits and Bytes of Computer Networking คำอธิบายเป็นการเขียนใหม่ ไม่ใช่การแปลครบทุกประโยค ภาพและตัวอย่างเป็นการเรียบเรียงเพื่อเชื่อมความเข้าใจ
คำอธิบายหน้านี้เขียนใหม่ตามหัวข้อใน Atlas รายการด้านล่างเป็นชื่อ Video/Reading ที่เคยจับคู่ไว้ แสดงไว้ให้ตรวจที่มาของชื่อหัวข้อ และไม่รับรองว่าคอร์สสอนทุกส่วนของคำอธิบายนี้