หัวข้อ 1 · 12 นาที
OSI, Ethernet frame และมาตรฐาน IEEE
นึกภาพก่อน
ส่งพัสดุถึงเพื่อนต่างจังหวัด: ที่อยู่บนกล่อง (บ้านเลขที่ จังหวัด) ไม่เปลี่ยนตลอดทาง แต่ในแต่ละช่วง พนักงานดูแค่ว่า จุดถัดไป คือที่ไหน รถคันนี้ไปศูนย์คัดแยกใด ศูนย์นี้ส่งต่อให้รถคันใด
- ที่อยู่ปลายทางตลอดเส้นทาง = IP address (Layer 3) — router ใช้ตัดสินใจ
- ป้ายของช่วงถัดไป = MAC address (Layer 2) — switch ใช้ตัดสินใจ
วิชานี้ครึ่งแรกอยู่ที่ Layer 2 ทั้งหมด: switch มองเห็นแค่ MAC address และ frame
OSI Model
| Layer | ชื่อ | หน่วยข้อมูล | อุปกรณ์ | address ที่ใช้ตัดสินใจ |
|---|---|---|---|---|
| 7 | Application | data | ||
| 6 | Presentation | data | ||
| 5 | Session | data | ||
| 4 | Transport | segment | port number | |
| 3 | Network | packet | Router, L3 switch | IP address |
| 2 | Data Link | frame | Switch, bridge | MAC address |
| 1 | Physical | bit | hub, สาย | – |
สองบรรทัดที่ต้องตอบได้ทันที:
- Switch ทำงานที่ Layer 2 ใช้ MAC address
- Router ทำงานที่ Layer 3 ใช้ IP address
(คอลัมน์หน่วยข้อมูลและอุปกรณ์ของ layer อื่นเป็นความรู้พื้นฐานเสริมจากที่สไลด์สรุปไว้)
Ethernet frame
| field | ขนาด | หน้าที่ |
|---|---|---|
| Preamble | 7 byte | สัญญาณให้ฝั่งรับปรับจังหวะ |
| SFD (Start Frame Delimiter) | 1 byte | บอกว่า frame เริ่มตรงนี้ |
| Destination MAC | 6 byte | ปลายทาง |
| Source MAC | 6 byte | ต้นทาง |
| Type / Length | 2 byte | ชนิดของข้อมูลข้างใน (เช่น IPv4) |
| Data | 46–1500 byte | payload |
| FCS (Frame Check Sequence) | 4 byte | CRC สำหรับตรวจว่า frame เสียหายหรือไม่ |
จุดที่จะกลับมาใช้ในบทถัด ๆ ไป:
- Destination MAC อยู่ก่อน Source MAC — switch แบบ Cut-Through จึงตัดสินใจได้หลังอ่านแค่ 6 byte แรกของ frame
- FCS อยู่ท้ายสุด — จะตรวจ CRC ได้ต้องรับ frame ให้ครบก่อน (Store-and-Forward)
- Data ขั้นต่ำ 46 byte — รวม header 14 byte และ FCS 4 byte ได้ frame เล็กสุด 64 byte (ตัวเลขที่ Fragment-Free ใช้)
- 802.1Q tag จะถูกแทรก หลัง Source MAC (บท VLAN)
ความเร็วของ Ethernet ภายใต้ IEEE 802.3
| มาตรฐาน | ความเร็ว | ช่วงปี | สาย |
|---|---|---|---|
| 10BASE-T | 10 Mbps | 1990s | Cat3 / Cat5 |
| 100BASE-TX | 100 Mbps | 1995 | Cat5 |
| 1000BASE-T | 1 Gbps | 1999 | Cat5e |
| 10GBASE-T | 10 Gbps | 2006 | Cat6a |
| 100G / 400GBASE | 100–400 Gbps | 2010s เป็นต้นมา | fiber |
ความเร็วเหล่านี้กลับมาอีกครั้งในตาราง STP cost และสูตร OSPF cost
มาตรฐาน IEEE ที่ต้องจำ
| มาตรฐาน | เรื่อง | ปี (ตามสไลด์) |
|---|---|---|
| 802.3 | Ethernet | 1985 |
| 802.1Q | VLAN tagging / trunking — tag 4 byte, VLAN ID 12 bit (สูงสุด 4094 VLAN) | 1998 |
| 802.1X | Port-based network access control — ต้องยืนยันตัวตนก่อนใช้พอร์ต | 2001 |
| 802.1w | RSTP (Rapid Spanning Tree) — ถูกรวมเข้า 802.1D-2004 | 2004 |
| 802.1AX | Link aggregation — รวมหลายลิงก์เป็นลิงก์เดียว | 2011 |
| 802.1D | STP (บทที่ 3) | |
| 802.1s | MSTP (บทที่ 3) |
วิธีจำ: 802.3 คือสาย (Ethernet เอง) ส่วน 802.1 คืองานของ bridge/switch (VLAN, STP, security, aggregation)
ตัวอย่างไล่ทีละขั้น
โจทย์: PC ส่งข้อมูล 100 byte ไปยัง server ผ่าน switch หนึ่งตัวและ router หนึ่งตัว แต่ละอุปกรณ์ดูอะไร
- PC สร้าง IP packet (Layer 3) มี Source IP และ Destination IP ของ server
- PC ห่อ packet ด้วย Ethernet frame (Layer 2): Destination MAC เป็นของ router (default gateway) ไม่ใช่ของ server เพราะ server อยู่คนละ network
- Switch รับ frame ดูแค่ Destination MAC แล้วส่งออกพอร์ตที่ router ต่ออยู่ ไม่เปิดดู IP เลย
- Router รับ frame ตรวจ FCS ลอก header ของ Layer 2 ทิ้ง ดู Destination IP หาเส้นทาง
- Router ห่อ packet ด้วย frame ใหม่: Source MAC เป็นของ router, Destination MAC เป็นของ server
- IP address ไม่เปลี่ยนตลอดทาง MAC address เปลี่ยนทุกครั้งที่ผ่าน router
จุดที่มักพลาด
1. สลับ layer ของ switch กับ router
Switch = Layer 2 = MAC · Router = Layer 3 = IP
2. คิดว่า MAC address ปลายทางคือเครื่องปลายทางเสมอ
ถ้าปลายทางอยู่คนละ network MAC ปลายทางคือ default gateway
3. จำขนาด field ผิด
MAC ทั้งคู่ 6 byte, Type 2 byte, FCS 4 byte, Preamble 7 + SFD 1
4. สลับ 802.1Q กับ 802.1X
Q = VLAN tagging · X = access control (ยืนยันตัวตน)
5. คิดว่า FCS แก้ error ได้
FCS (CRC) ใช้ ตรวจ เท่านั้น frame ที่เสียถูกทิ้ง
ที่มา: chapter1_lecture (2).pdf หน้า 4–6, 22–24