Ethernet frame format etc..

</style>

Ethernet frame format

<byte단위>

Preamble

DA

SA

Type

DATA

Pad

CRC

 

field	size(byte)	기능
Preamble	8	·송신측과수신측간의송/수신속도를일치시키기위 한bit synchronization · 10101010이8회연속반복되는64비트로구성
DA (Destination Address)	6	· Block ID (3 byte) + MAC address( 3 byte) -- Block ID LSB Individual Multicast NIC 제조회사를식별하는code LSB 0 : 하나의목적지스테이션 LSB 1 : Multicast Address 모든비트1 : Broadcast(ARP,RARP에사용)
SA (Sourse Address)	6	· MAC controller가초기화될때, ROM으로부터주소 를읽어내부의register에저장하고있다가, frame의 송신지이값을읽어SA영역에자동삽입
Type	2	· 상위계층protocol표시 0600 = XNS IDP 0800 = IP 0805 = X.25 PLP 0806 = ARP 8035 = RARP 8137 = Netware IPX 8191 = NetBIOS
DATA	46~ 1500	· Data의최소길이제한인46bytes보다작을때, 그차 이만큼Pad추가( 0으로채워짐)

o데이타전송장치가한번에보내는데이타묶음을frame이라고하는데, Ethernet frame은최 소46 최대1500 octet 이다.

 

 

 

 

 

 

 

IP Protocol format

 

필드명	길이(비트)	기능
Ver(Version)	4	· IP 버전값을표시 · 현재는4임
IHL(header Length)	4	· 4바이트단위로헤더길이를표시(최소값은5):default
Service Type	8	·서비스클래스지정(보통0) · 어떻게datagram을다루는지보여주는field. · 어떤host와router는service type field를전적으로무시하 는반면이있는데반해다른것들은routing결정하거나메 모리공급이부족할때버리지않고traffic을보호하는것 을결정하는데사용 Bit 의미 0~2 Precedence . Levels: 0~7 Level 0 : normal Level 7 : 가장높은우선순위를제공 Delay indication 0:normal 1: low Throughput indication 0:normal 1: high Reliability indication 0:normal 1: high 6~7 Reserved for future use   @3.4.5 biy datagram이바라는transport type gateway가주어진목적지에대해하나이상의route를안다면, 바라는것중제일근접한것에해당하는것하나를선택하기위해서transport field의type을사용 기능
Total Length	16	· IP패킷크기(바이트단위) 최대값은65535 · Ethernet(14byte) 프로토콜을제외한메시지길이(byte) · 이length는datagram fragment length이므로,original datagram 의length를계산하려고하면Fragment Offset 과Total Length field를참조
Identification	16	· 데이터그램을유일하게구분할필요가있을때사용하는 일련번호 ·이숫자는destination host가함께속해져있는datagram fragment를인식하게끔도와준다. · 일반적으로IP datagram을발생시키는프로그램에서새로 운datagram을만들때마다1씩증가시켜서전송합니다. 이숫자는나중에설명할fragmentation이발생하더라도 변경되지않습니다.
Flags	3	· 첫번째비트: Reserved 0 · 두번째비트: not fragment bit datagram이fragement되는것을방지하기위해1로set만약,router가fragmentation 으로datagram을delever하고이비트를1로 set시키면, datagram을버리고source에게error message 를되돌려보낸다. 0 : May Fragment 1 : Don’t Fragment · 세번째비트: more fragement bit
Fragment Offset	13	· 전체메시지중이패킷의위치를표시(8바이트단위) · 0이면, data의처음이라는것을보여주기때문에들어온 datagram이fragement되지않은걸말해준다.
TTL (Time to Live)	8	· 패킷이통신망내에서계속돌아다니는것을방지하기위 하여사용되며보통hop counter값을사용한다. · 노드를지나갈때마다TTL값이1씩감소하고이것이0 이되는노드에서이패킷을제거한다. · 0이면, gateway는datagram을버리고근원지에게error message를되돌린다.
Protocol	8	· 데이터를전달할상위계층프로토콜을지정 ( 1 : ICMP 2 : IGMP 6 : TCP 8 : EGP 9 : IGP 17 : UDP )
Header Checksum	16	· 헤더부분의오류검출 · 계속update되어져야한다. (각각rooute에서TTL field 가 바뀌기때문에) · IP header나앞으로나올TCP segment의checksum은 1'complement sum이라는방식으로checksum을계산한다. checksum부분을0으로만들고header를16bit단위로쪼개 서그값을모두더한다음16bit이상의자리올림이된 부분을떼어서다시16bit부분에더한다. 그리고그값의 각비트를반전시키면된다. 이렇게하는이유는 checksum확인하는시간이빠르기때문이다. 수신된패킷 의checksum을계산하려면모든octet을더해서그결과, 모든bit가1이되는지만확인하면된다.
Source IP Address	32	· 송신지IP 주소
Destination IP Address	32	· 수신지IP 주소
IP Options	가변	· 옵션선택 · IP option은다음과같은option code octet 으로시작한다. 0 1 2 3 4 5 6 7 bit +------+--------------------+--------------------------------------------------+ | COPY |OPTION CLASS| OPTION NUMBER | +------+--------------------+--------------------------------------------------+ * COPY(1bit) : packet에서fragmentation이발생하면각각의 fragment에option을copy할것인지를결정. * OPTION CLASS(2bit) 0 ? datagram or network control. 1 ? Reserved for future use. 2 ? Debugging and measurement. 3 ? Reserved for future use. * OPTION NUMBER(5bit) 0 - option list의끝(option은한개이상이어질수있고0 은 그끝을의미한다.) 1 - 암것도아님(no operation) 2 - 군사적용도로사용됨(보안관련) 3 - Loose source routing. 7 - Record routing 9 - Strict source routing 4 - Internet timestamp
Padding	가변	32비트단위로패킷의길이를맞춤

o인더넷에연결된모든호스트는IP를사용해야한다.

oIP의주요임무는호스트의주소지정(Addressing)과패킷전달이다. 그러나, 종단간(End-to-End)에전송되는메시지의안정성이나흐름제어에관해서는책임이없다.

단지, 패킷을다음목적지로전달하기위해최선을다할뿐전달되었는지에관해서는보장해주지않는다.

oIP의특성

-- 비연결프로토콜(Connectionless Protocol)

-- 필요시에는패킷을절단

-- 32비트의인터네트주소를사용하여주소지정

-- 최대패킷크기65535바이트

-- 데이터를제외한헤더부분에관해서만체크썸

-- 필요에따라요구되는프로토콜필드는선택적인것으로지정

-- 패킷활동시간제한

oIP패킷의절단

패킷의절단이필요한이유는송신자로부터목적지에이르기까지의각링크의특성이모두다르기때문이다. 따라서, 네트워크상의각노드에서수행되는IP는수신된패킷을다음의노드(또는호스트)에전달하기위해절단된후전송하는기능을가져야한다. 또한절단되어전송된패킷을다시원래의데이터그램으로조립할수있어야한다.

 

ARP ,RARP Protocol format

Ethernet Destination addr

Ethernet Source addr

Frame type

 

Harware type		Protocol type
Hard size	Prot size	Operation
Sender Ethernet Address
Sender Ehternet Address		Sender IP Address
Sender IP Address		Target Ethernet Address
Target Ethernet Address
Target IP Address

<28byte ARP request/reply>

필드명	길이(비트)	기능
Frame type	16	0x0806 == ARP , 0x0800 == IP (ethernet protocol과같이보내준다.)
hardware type	16	네트워크상의NIC를식별하기위하여사용되는물리적인하드웨어주소의유형을식별한다. ( 1 == ARP )
protocol type	16	ARP를이용하는네트워크인터페이스계층또는OSI 데이터링크계층보다상위계층에서동작하는프로토콜을식별한다. ( 0x0800 == IP )
hard size	8	근원지및목적지물리적하드웨어주소필드에포함된옥텟의수를나타낸다. (address길이알려준다) : 6byte / hw주소
Operation	16	0001 = ARP Request 0002 = ARP Response @ 0003 = RARP request 0004 = RARP response
protocol size	8	근원지및목적지인터넷주소필드에 포함된옥텟의수를나타낸다. (IP주소길이를알려준다) : 4byte / IP주소
Sender Ehternet address	48 (6byte)	근원지시스템의NIC에할당된물리적 하드웨어주소를할당한다.
Sender IP address	32 (4byte)	근원지시스템의NIC에할당된인터넷주소를할당한다.
목적지물리적하드웨어주소 (target Ethernet address)	48 (6byte) : 아직모름	목적지시스템의NIC에할당된물리적 하드웨어주소를할당한다.
목적지인터넷주소 (target IP address)	32 (4byte)	목적지시스템의NIC에할당된인터넷주소를할당한다.

o인터네트에서는물리적네트워크주소를사용할수없는문제가발생한다.

이에대한대안으로인터네트주소는물리적주소로, 물리적네트워크주소는인터네트주소로변환시켜주는프로토콜이ARP,RARP이다.

oARP의목적은인터네트주소를Ethernet과같은하드웨어주소로변환하는것이다

oRARP는ARP와는반대로하드웨어주소를IP주소로변환하기위해서사용됨.

TCP/UDP Protocol

 

o메시지를전송할때일단메시지를일정한길이의패킷(packet)으로나누게되는데이역할을TCP가하며, TCP는패킷에패킷번호와수신측의주소, 그리고에러검출용코드를추가한다.

o패킷으로쪼개진메시지는IP에의해서수신컴퓨터로보내지게된다. 수신측의TCP는에러 유무를검사하고에러가발견되면재전송을요구하게된다. 즉TCP는전송데이터의흐름을 관리하며데이터의에러유무를검사하고, IP는데이터패킷을전송한다.

oOSI(Open System Interconnection, 개방시스템간접속)이란서로다르고이질적인네트워크구조들간에정보를교환하기위하여개발중인표준프로토콜이다.

 

< TCP protocol format >

필드명		길이(비트)	기능
Source Port		16	송신측의응용프로세스를구분하는포트번호
Destination Port		26	수신측의응용프로세스를구분하는포트번호
Sequence Number		32	송신된데이터의순서번호(바이트단위)
Ack Number		32	수신된데이터바이트수+1 (아래의ACK=1 일때의미가있음)
Header Length		4	헤더크기(4바이트단위)로보통5가된다.
Rsvd(Reserved)		6	Reserved for future use.
Code Bits (left to right)	SYN	1	연결요청시사용되며Sequence Number가 초기값임을알린다.
	ACK	1	Ack용데이터임을표시 (이때Ack Number 값이유효하다)
	URG	1	긴급데이터임을표시 (이때Urgent Pointer값이유효하다)
	FIN	1	접속을종료하는데사용
	RST	1	접속을리셋하는데사용
	PSH	1	Push를요청하는segment
Window		16	흐름제어용윈도우크기(바이트단위)
Checksum		16	TCP, PDU 전체와IP계층의헤더중후반부 12바이트(송수신지IP주소등)에대한오류 검출코드
Urgent Pointer		16	긴급데이터가들어있는위치를표시

< TCP의특성>

oTCP(Transmission Control Protocol)는IP상에서수행되는Transport 계층의프로토콜이다.

주요임무는네트워크를통한안정성있는데이터의전송이다.

o동시에양방향전송(전이중, Full Duplex)이가능한가상선로(Virtual Circuit)를제공.

o사용자가느끼는데이터전송은블록단위의전송이아니라한줄기의데이터흐름과같다.

o안정성있는데이터전송(오류제어, 흐름제어)

o슬라이딩윈도우프로토콜을사용한데이터전송

위에서가장강력한TCP의특징은두번째항복이다. 송신자와수신자는전송되는데이터에있어서어느부분까지가블록의끝이며, 어느부분부터블록의시작인지를구분할필요가없다. 송신자는파일에데이터를출력하듯이전송하기위한함수(예, write)를사용하여송신하고, 수신자는파일에서데이터를읽듯이수신하기위한함수(예, read)를사용하여수신한다.

TCP가이런특성을갖는이유는데이터송수신의흐름제어를바이트단위로하기때문이다. 프로토콜헤더의일련번호(Sequence Number)나전송확인(Acknowledgement) 등의필드가바이트 단위의값으로표현된다는점이기때문이다. 이로인해전송되는블록의크기를결정하는데있어서유연성을가질수있게된다.

 

 

 

TCP Port Assignments

Port number	Assignments
0	Reserved
1	TCP multiplexor
5	RJE
7	Echo
9	Discard
11	Active users
13	Daytime
15	Network status program
17	Quote of the day
19	Character generator
20	FTP - data connection
21	FTP ? command connection
23	TELNET
25	Simple mail transport protocol
37	Time
42	Name server
43	Who is
53	Domain name server
77	Any private RJE service
79	Finger ? find a active user
93	Device control protocol
95	SUPDUP protocol
101	Network info. Center host name server
102	OSI- transport service access point
103	X.400 amil service
104	X.400 mail sending
111	Sun Microsystems remote procedural call
113	Authentication service
117	UNIX to UNIX copy (UUCP) path service
119	Usenet news transfer protocol
129	Password generator protocol
139	NetBIOS session service
160~223	Reserved

< UDP protocol>

UDP Port Assignments

Port number	Assignments
0	Reserved
7	Echo
9	Discard
11	Active users
13	Daytime
15	Who is up or NETSTAT
17	Quote of the day
19	Character generator
37	Time
42	Name server
43	Who is
53	Domain name server
67	Bootstrap protocol server
68	Bootstrap protocol client
69	Trivial File Transfer Program(TFTP)
111	Sun RPC
123	Network time protocol
161	SNMP net monitor
162	SNMP traps
512	UNIX comsat
513	UNIX rwho process
514	System log
525	Timed

 

oUDP는트랜스포트계층에해당하는비연결Protocol(Connectionless Protocol)이다.

< UDP의특성>

o가상선로(Virtual Circuit)의개념이없는비연결Protocol이다.

o데이터의전송이블록단위이다.

o안정성없는데이터전송(블록재전송및흐름제어등이없다.)

o슬라이딩윈도등의복잡한기술을사용하지않는다.

oUDP의각사용자는16비트의포트번호를할당받는다.

ICMP protocol format

ICMP - (Internet Control Message Protocol)

8-bit type	8?bit code	16-bit checksum
(content depends on type and code)

 

Field	의미
Type	메시지를구분해준다.
Code	Message type에대해더많은정보를제공해준다.
Checksum	ICMP uses the same additive checksum algorithm as IP , but the ICMP checksum only the ICMP message

 

타입필드	ICMP message type
0	Echo Reply
3	Destination Unreachable
4	Source Quench(손실)
5	Redirect(change a route)
8	Echo Request
11	Time Exceeded for a Datagram
12	Parameter Problem on a Datagram
13	Timestamp Request
14	Timestamp Reply
15	Information Request (obsolete)사라짐
16	Information Reply (obsolete)
17	Address Mask Request
18	Address Mask Reply

<ICMP echo request or reply message format>

Type(8 or 0)	Code(0)	Checksum
Identifier		Sequence Number
Optional Data
……….

 

field	의미
Type	8 = request 0 = reply
Identifier Sequence Number	sender가reauest에reply를match하기위해사용된다.
Optional Data	sender에게return되는데이터를포함하는variable length field

 

• 이message는ping 이라는프로그램에서사용한다.
• 특정호스트의네트웍기능이살아있는지확인해보려면TYPE에0을넣고, CODE는항상0이구identifier에는IP header의identifier같이다른패킷과구분할수있는숫자를넣어두고optional data로는아무거나넣고, sequence number를하나씩증가시키면서패킷을전송하면된다. 수신측에서는다른건그냥두고TYPE만8로바꾼다음checksum을계산해서 다시 돌려보내면 됩니다.