Jens Myrup Pedersen Ass. Professor Networking and Security Center for Network Planning PNI/GRN - 1. kursusgang 10/17/2007 1
Struktur på kurset 5 Kursusgange (JMP 3 gange, JDN 2 gange). Form: 2x 45 minutters forelæsning Opgaveregning/Disussion Opgaver til denne gang: Tanenbaum s. 81-84, følgende opgaver: 4, 5, 8, 11, 12, 13, 14, 17, 18, 20, 25 Husk: Dette kursus er et PE-kursus for ED erne, dvs. det skal understøtte projektarbejdet og evalueres gennemprojektet. For EE erne er der løbende evaluering. Opgaver vil i vidt omfang være projektrelaterede. Forslag til ændringer af indhold eller form af kurset er meget velkomne. 10/17/2007 2
Indhold Intro-slides Hvad er et netværk? Nogle helt grundlæggende principper Opbygning af protokolstakke - hvordan og hvorfor Internettet og andre netværk Bonus: En kort introduktion til Quality Of Service og beslægtede problemer. 10/17/2007 3
... med start i 1876 Kredsløbskoblet netværk Telefoninettet m.m. I modsætning til et pakkekoblet netværk Et kredsløbskoblet netværk er forbindelsesorienteret - først ind, først ud... I modsætning til kredsløbskoblede netværk findes også pakkekoblede netværk. Pakkekoblede netværk kan være forbindelsesløse - eller forbindelsesorienterede. Der er også forskel på broadcast, multicast og point-to-point 10/17/2007 4
Telefoninettet m.m. 10/17/2007 5
Forskellige typer af netværk Mange forskellige slags netværk - kan kategoriseres efter skala, men også efter anvendelse. Eks: Multiprocessor systemer, kabeltv, Internet, telefoni. 10/17/2007 6
Lidt om protokolstakke Netværksstruktur: En samling af protokoller, typisk én per lag. Mellem hvert lag er der et interface 10/17/2007 7
Lidt om protokolstakke 10/17/2007 8
Lidt om protokolstakke 10/17/2007 9
Lidt om protokolstakke Hvorfor er det smart at organisere det på den måde (moduler)? Man kan bruge forskellige implementeringer af hvert lag Man kan genbruge lag i forskellige protokolstakke (f.eks. tcp/udp) Uafhængighed af det fysiske medium Det er let at udvikle applikationer, fordi protokolstakkene giver en fælles platform. Lille eksempel: Gnutella Grundlæggende skildring mellem forbindelsesorienteret og forbindelsesløs To vigtige referencemodeller: OSI og TCP/IP 10/17/2007 10
OSI Open Systems Interconnection, foreslået af ISO Udmærker sig ved at den er designet som man bør gøre det. Reference-modellen er udarbejdet før standarderne for hver enkelt protokol 7 lag 10/17/2007 11
OSI 10/17/2007 12
OSI - Det fysiske lag Definerer den fysiske transmission, f.eks. spænding, frekvens osv. Eks.: Elektricitet, laser, radiobølger. Set-up og tear-down af forbindelser Tilbyder services til data link laget, der således kan se bort fra disse fysiske faktorer. 10/17/2007 13
OSI - data link lag I det fysiske lag kan der opstå transmissionsfejl af forskellige grunde. Det kan være forstyrrelser pga støj, vejrmæssige forhold (især for wireless), slidt udstyr o.m.a. Data link laget modtager data fra netværkslaget, der så brydes op i mindre frames. Størrelsen af disse frames afhænger af flere forhold, f.eks. fejlraten, og vil (som i så mange andre lag) ofte være et trade-off mellem fejlrate og framesize. Hvert frame bekræftes med en ack. frame Data link laget indeholder også mekanismer som sliding windows til at styre sendehastighed. Eksempler: Ethernet, Token ring, PPP, HDLC, Frame relay, ISDN, ATM 10/17/2007 14
Vigtigste funktion er routing OSI - Netværkslaget Gateway-funktionalitet mellem forskellige netværk er typisk også håndteret i netværkslaget. Endnu et eksempel på styrken ved lagdelte protokoller Mange netværk benytter dynamisk hop-by-hop routing, men source routing og statisk routing kan også benyttes. Statisk routing benyttes som regel kun i enten små eller meget pålidelige netværk (visse multiprocessor-systemer). Eks.: IP, ICMP, IGMP, X.25, CLNP, ARP, RARP, BGP, OSPF, RIP, IPX, DDP 10/17/2007 15
OSI - Transportlaget Laget mellem applikationer og netværkslag. Tilbyder end-to-end connections. Dele/samle pakker før de bliver sendt til/fra netværkslaget Afgøre hvilken forbindelse der stilles til rådighed for øvre lag Skal der rettes fejl? Forbindelsesorienteret eller forbindelsesløs Eks.: TCP, UDP, RTP, SCTP, SPX, ATP 10/17/2007 16
Håndterer sessioner OSI - Sessionslaget Eks.TLS, SSH, ISO 8327 / CCITT X.225, RPC, NetBIOS, ASP 10/17/2007 17
Håndterer datastrukturer XML, XDR, ASN.1, SMB, AFP OSI - Præsentationslaget 10/17/2007 18
OSI - Applikationslaget Det øverste lag, der kan benyttes direkte af brugerne (f.eks. en webbrowser, et emailprogram etc.) Eks. HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, Ssh and Scp, NFS, RTSP 10/17/2007 19
Oprindeligt udviklet til Arpanet TCP/IP Reference modellen Reference-modellen er udarbejdet efter selve protokollerne. Det er sådan man ikke bør gøre det :) 10/17/2007 20
Svarer til Lag1+2 fra OSI modellen TCP/IP - Host-to-network Blandt data-link lagene er ethernet nok den mest kendte. Men man kan også køre IP over f.eks. ATM Eks: Ethernet 10/17/2007 21
TCP/IP - Internetlaget Svarer til netværkslaget fra OSI modellen Efter IPv4 er nok den bedst kendte. 10/17/2007 22
TCP/IP - Internetlaget Svarer til netværkslaget fra OSI modellen Efter IP er ICMPv4 er nok den bedst kendte. Eks. ICMPv4, nogle kommandoer: Echo Reply, Destination Unreachable, Redirect Message, Echo Request, Router Advertisement, Parameter Problem, Timestamp, Timestamp Reply, Traceroute. Echo Request + Echo Reply: 10/17/2007 23
TCP/IP - Transportlaget Svarer til transportlaget fra OSI modellen Mest anvendte: TCP: Pålidelig, forbindelsesorienteret UDP: Upålidelig, ikke forbindelsesorienteret Hvornår er det bedst at bruge hvilken protokol? 10/17/2007 24
TCP/IP - Applikationslaget Svarer til session, præsentation og applikationslag i ét HTTP, FTP, mail, news etc. Example: HTTP 10/17/2007 25
TCP/IP 10/17/2007 26
Internettet Arpanet introduceret i 1967 (på papiret) Idé: Et netværk, der kunne fungere så længe det hang sammen Og derfor pakkekoblet... Første fungerende test-netværk i 1969 10/17/2007 27
Arpanet blev hurtigt udbygget... Internettet 10/17/2007 28
... og efterfølgeren blev NSFNET Internettet Med NSFNET fulgte også introduktionen af et egentligt backbone 10/17/2007 29
Internettet Internettet nu som dengang er en samling af en lang række uensartede netværk De fysiske links spænder fra sattelitter og mobiltelefoner, over PSTN, ISDN kabelforbindelser til fiberforbindelser Applikationerne er lige så forskellige... 10/17/2007 30
Problemer i dag: Internettet Scalability:84.000 routere (1998). Det giver lange stabiliseringstider for routere. Internettet bruges i dag ikke bare af forskere og nørder, så man kan ikke være sikker på brugernes introduktioner. F.eks. ødelægger parallele overførsler indbyggede mekanismer til at kontrollere trafikken. Quality of Service betyder at man tilstræber at emulere kredsløbskoblede netværk over pakkekoblede netværk (det omvendte er lettere). Brugen af NAT og forsøg på at sikre egne netværk Brugen af logiske/fysiske netværk giver en rodet arkitektur 10/17/2007 31