Indhold Kapitel 1 Computernetværk og internettet

Transkript

1 Kapitel 1 Computernetværk og internettet Hvad er internettet? Hvad skal der til? Services Hvad er en protokol? Nogle gode hyperlinks I udkanten af netværket Slutsystemer, klienter og servere Forbindelsesløs og forbindelsesorienteret service Netværkets kerne Kredsløbskobling og pakkekobling Pakkeforsendelser i computernetværk Netværksadgang og fysiske medier Adgang til netværket Fysiske medier Udbydere og internetbackbones Forsinkelse og tab i pakkekoblede netværk Forsinkelsestyper Køforsinkelser og pakketab Forsinkelse og routere på internettet Protokollag og deres servicemodeller Lagdelt arkitektur Internettets protokolstak Netværksenheder og lag Historien bag computernetværk og internettet Udviklingen af pakkekobling: Proprietære netværk og internet: Netværkseksplosionen: Interneteksplosionen: 1990 erne Den seneste udvikling Opsummering 75 Kortlægning af denne bog 75 Problemer til hjemmearbejde og spørgsmål 76 Problemer 77 Spørgsmål til diskussion 81 Indhold

2 12 Indhold Kapitel 2 Applikationslaget Principperne bag applikationslagprotokoller Applikationslagprotokoller Hvilke services skal en applikation bruge? Internettransportprotokollernes services Netværksapplikationer, der beskrives i denne bog WWW og HTTP Præsentation af HTTP Ikke-vedvarende og vedvarende forbindelser HTTP-meddelelsesformatet Brugerserverens interaktion: Autorisation og cookies GET-betingelsen HTTP-indhold Filoverførsel: FTP FTP-kommandoer og -svar Elektronisk post på internettet SMTP Sammenligning med HTTP Postmeddelelsesformater og MIME Postadgangsprotokoller DNS Internettets vejvisertjeneste DNS-services Hvordan virker DNS? DNS-poster DNS-meddelelser Socketprogrammering med TCP Socketprogrammering med TCP Eksempel på en klient/server-applikation i Java Socketprogrammering med UDP Opbygning af en primitiv webserver Webserverfunktioner Indholdsdistribution Webcaching Indholdsdistributionsnetværk Peer-to-peer-baseret fildeling Opsummering 169 Problemer til hjemmearbejde og spørgsmål 169 Problemer 171 Spørgsmål til diskussion 174 Kapitel 3 Transportlaget Introduktion og services i transportlaget Forhold mellem transport- og netværkslaget 178

3 3.1.2 Overblik over transportlaget på internettet Multiplexing og demultiplexing Forbindelsesløs transport: UDP UDP s segmentstruktur UDP s kontrolsum Principperne i stabil dataoverførsel Opbygning af en stabil dataoverførselsprotokol Stabil dataoverførsel med pipeline Go-Back-N (GBN) Selective Repeat (SR) Forbindelsesorienteret transport: TCP TCP-forbindelsen Strukturen af et TCP-segment Estimering af Round-Trip og timeout Stabil dataoverførsel Flowkontrol TCP s forbindelseshåndtering Principper i trafikkontrol Grunde til og omkostninger ved belastning Forskellige former for trafikkontrol Et eksempel på netværksstøttet trafikkontrol: ATM ABR trafikkontrol Trafikkontrol i TCP Rimelighed Modeller over forsinkelsen i TCP Opsummering 259 Problemer til hjemmearbejde og spørgsmål 261 Problemer 262 Spørgsmål til diskussion 268 Indhold 13 Kapitel 4 Netværkslaget og routing Introduktion og modeller over netværksservices Netværkets servicemodel Oprindelsen af datagrammer og virtuelle kredsløb Routingprincipper En linkstate-routingalgoritme Distancevektor-routingalgoritmen Andre routingalgoritmer Hierarkisk routing Internetprotokollen (IP) IPv4-adressering At flytte et datagram fra afsender til modtager: Adressering, routing og videresendelse 301

4 14 Indhold Datagramformat Fragmentering af IP-datagrammer ICMP: Internet Control Message Protocol Dynamic Host Configuration Protocol Network Address Translators (NAT s) Routing på internettet Routing i autonome systemer på internettet: RIP og OSPF Routing mellem interne systemer: BGP Hvad er der i en router? Indgangsporte Switch-systemet Udgangsporte Hvor kan der opstå køer? IPv IPv6 s datagramformat Overgangen fra IPv4 til IPv Multicast-routing Introduktion: Abstraktionen over multicast og multicastgrupper IGMP Multicast-routing: generelt Multicast-routing på internettet Mobilitet og netværkslaget Overvejelser om mobilitet i netværkslaget Håndtering af mobilitet Mobil IP Opsummering 366 Problemer til hjemmearbejde og spørgsmål 367 Problemer 369 Spørgsmål til diskussion 374 Opgave 374 Kapitel 5 Linklaget og lokale netværk Datalinklaget: Introduktion og services Linklagets services Kommunikation mellem enheder Teknikker til fejlfinding og -rettelse Paritetskontrol Metoder til beregning af kontrolsum Cyclic Redundancy Check (CRC) Multiple Access Protocols Kanalopdelende protokoller Protokoller med tilfældig adgang 393

5 5.3.3 Turbaserede protokoller Lokalnetværk (LAN) LAN-adresser og ARP LAN-adresser Address Resolution Protocol Ethernet Grundlæggende Ethernet CSMA/CD: Ethernets Multiple Access Protocol Ethernet-teknologier Hubs, broer og switche Hubs Broer Switche Trådløse forbindelser Trådløst LAN: IEEE b Bluetooth PPP: Punkt til punkt-protokollen PPP-rammer PPP Link-Control Protocol (LCP) og protokoller til netværkskontrol Asynchronous Transfer Mode (ATM) Vigtige egenskaber ved ATM Det fysiske ATM-lag ATM-laget ATM-tilpasningslag IP over ATM Frame Relay Den historiske kontekst Frame Relay Opsummering 454 Problemer til hjemmearbejde og spørgsmål 456 Problemer 457 Spørgsmål til diskussion 462 Indhold 15 Kapitel 6 Multimedia og netværk Netværksapplikationer med multimedia Eksempler på multimedieapplikationer Udfordringer for multimedia på dagens internet Hvordan skal internettet udvikles for at understøtte multimedia bedre? Komprimering af lyd og video Streaming af gemt lyd og video Adgang til lyd og video gennem en webserver 471

6 16 Indhold Afsendelse af multimedia fra en streaming-server til en hjælpeapplikation Realtidsstreamingprotokol (RTSP) At få det bedste ud af så godt som muligt-service: Et eksempel på internettelefoni Begrænsninger i så godt som muligt-service At fjerne jitter hos modtageren af lyden Håndtering af pakketab Streaming af gemt lyd og video Protokoller til interaktive realtidsapplikationer RTP RTP Control Protocol (RTCP) SIP H Bedre end så godt som muligt Scenario 1: En 1 Mbps-lydapplikation og en FTP-overførsel Scenario 2: En 1 Mbps-lydapplikation og en FTP-overførsel med høj prioritet Scenario 3: En fejlende lydapplikation og en FTP-overførsel Scenario 4: To 1 Mbps-lydapplikationer over en overbelastet 1,5 Mbps-forbindelse Planlægnings- og kontrolmekanismer Planlægningsmekanismer Kontrol: Den utætte spand Integrerede services Garanteret servicekvalitet Netværksservice med kontrolleret belastning RSVP Det grundlæggende i RSVP Nogle simple eksempler Differentierede services Diffentierede services: Et simpelt scenario Klassifikation af trafik og håndtering Per hop-opførsel Kritik af diffentierede services Opsummering 525 Problemer til hjemmearbejde og spørgsmål 526 Problemer 527 Spørgsmål til diskussion 530 Programmeringsopgave 531

7 Indhold 17 Kapitel 7 Sikkerhed i computernetværk Hvad er netværkssikkerhed? Krypteringsprincipper Kryptering med symmetriske nøgler Kryptering med offentlige nøgler Autentifikation Autentifikationsprotokollen ap Autentifikationsprotokollen ap Autentifikationsprotokollen ap Autentifikationsprotokollen ap Autentifikationsprotokollen ap Autentifikationsprotokol ap Integritet Generering af digitale signaturer Sammendrag af beskeder Hash-algoritmer Nøgledistribution og certificering Nøgledistributionscentret Certificering af offentlige nøgler Adgangskontrol: Firewalls Pakkefiltrering Applikationsgateway Angreb og modtræk Kortlægning Pakkesniffing Spoofing Denial of service- og distribuerede denial of service-angreb Kapring Sikkerhed i mange lag virkelige eksempler Sikker Secure Sockets Layer (SSL) og Transport Layer Security (TLS) Sikkerhed i netværkslaget: IPsec Sikkerhed i IEEE Opsummering 587 Problemer til hjemmearbejde og spørgsmål 588 Problemer 589 Spørgsmål til diskussion 590 Kapitel 8 Netværksadministration Hvad er netværksadministration? Netværksadministrationens infrastruktur Internet-Standard Management Framework 599

8 18 Indhold Structure of Management Information: SMI Management Information Base: MIB SNMP s protokoloperationer og transportfortolkninger Sikkerhed og administration ASN Konklusion 616 Problemer til hjemmearbejde og spørgsmål 617 Problemer 617 Spørgsmål til diskussion 618 Referencer 619 Stikord 649