Protokoll i flera skikt Fragmentering Vägval DNS. Jens A Andersson

Transkript

1 Protokoll i flera skikt Fragmentering Vägval DNS Jens A Andersson

2 Att göra Responsgruppsmöte: Ämnesbeskrivning Fredag 15/9 8-10; kolla grupper och tider på hemsidan Lämna in slide(s) före imorgon. Använd mallen Komplicerad slide ökar risken att den inte visas som det var tänkt. Gäller även flytt av hel powerpoint till annan dator 2

3 xdsl Vad? Hur? Varför? 3

4 xdsl Digital Subscriber Line Överföring av data med hög hastighet på vanlig telefonlinje I Sverige ADSL2+ vanligast (<24 Mbps till kund), VDSL2 (<ca 100 Mbps till kund) Avståndsberoende Använder OFDM = många bärvågor samtidigt Vi väljer Nyaste tekniken G.fast <1 Gbps till kund över korta avstånd (ca 100 m) I kombination med fiber Problem: Utrustning i kopplingsskåpen nära kund måste ha ström. Det blir varmt. 4

5 Feedback Lab 1 Wireshark Hur protokoll funkar Hur lätt det är att fejka ett mail Okrypterat och krypterat

6 Att skicka data över flera länkar All data som skickas mellan två slutnoder kommer att passera flera vägväljare och länkar på vägen. 6

7 Nätprotokoll sändare mottagare applikation applikation nät nätprotokoll vägväljare nät nätprotokoll nät länk länk länk fysisk länk fysisk länk fysisk länk 7

8 ARP (1) 8

9 ARP (2) 9

10 IPv6 adresser (2) Hela adressrymden är indelad ett antal block Varje block igenkänns med ett block prefix 001 = global unicast (vanlig dator-till-dator) = unique local unicast, motsvarar privata IPv4- adresser = link local används vid autokonfigurering, kombineras med delar av MACadressen 10

11 IPv6-adresser (3) IPv6-adresser skrivs i 8 grupper om 4 hexadecimala siffror Varje grupp skiljs åt med : (kolon) Inledande 0or i grupp får strykas Flera grupper med 0or får föras samman Noteras med tomt mellan kolon : : Bara en sådan förkortning per adress 11

12 IP-adresser (IPv4) IPv4-adresser består av 32 bitar. Skrivs som fyra tal med punkter emellan, tex Två delar: en nätidentitet (nät-id) och en värdidentitet (värd-id). Exempel: är institutionens nätadress. 12

13 IPv4-adresser forts. Det finns tre olika adressklasser: klass A, B och C. A: B: C: nät-id värd-id nät-id värd-id nät-id värd-id 13

14 Klasslös adressering Det finns även klasslös adressering. Man använder en så kallad mask för att ange vilka bitar som hör till nät-id respektive värd-id. En etta i masken indikerar att adressbiten på motsvarande plats ingår i nät-id. 14

15 Adressexempel Adress: Mask: Nät-id: Värd-id:

16 IPv6-paket huvud data 40 bytes bytes 16

17 Innehållet i IPv6 pakethuvudet Vers. Traffic class Flow label Payload length Next header Hop limit Sändaradress (16 bytes) Mottagaradress (16 bytes) 17

18 IPv4-paket huvud data bytes bytes 18

19 Innehållet i IPv4 pakethuvudet vers. hl. typ paketlängd sekvensnummer frg. fragmentposition livstid protokoll kontrollsumma sändaradress mottagaradress ev. tillval utfyllnad 19

20 Transportprotokoll applikation transport nät länk fysisk länk applikationsprotokoll transportprotokoll applikation transport nät länk fysisk länk 20

21 Protokoll i flera skikt Genom att använda flera protokoll som har sina specifika uppgifter kan dataöverföringen bli enklare och mer flexibel. Det blir lättare att utveckla nya applikationer och protokoll eftersom de inte behöver kunna allt. 21

22 OSI-modellen (1) I mitten på 70-talet startade ISO ett projekt för att standardisera datorprotokollen presenterades Open Systems Interconnection (OSI) Reference Model. OSI-modellen är modell (framework) för hur datorprotokoll skall utvecklas. 22

23 OSI-modellen (2) OSI-modellen innehåller 7 skikt el. nivåer (layers). Applikation Presentation Session Transport Nät Länk Fysisk 1 23

24 Protokollstack i OSI-modellen (1) Sändare Applikation Data Protokoll Mottagare Applikation Presentation Presentation Session Session Transport Transport Nät Länk Fysisk Brygga,Switch Länk Fysisk Fysisk Nät Länk Fysisk 24

25 Switchar används inom ett nät 25

26 Protokollstack i OSI-modellen (2) Sändare Applikation Data Protokoll Mottagare Applikation Presentation Presentation Session Session Transport Nät Router Nät Transport Nät Länk Länk Länk Länk Fysisk Fysisk Fysisk Fysisk 26

27 Routers används mellan nät med samma nätprotokoll. IP-nät IP-nät 27

28 Protokollstack i OSI-modellen (3) Sändare Applikation Data Gateway Applikation Mottagare Applikation Presentation P. P. Presentation Session S. S. Session Transport T. T. Transport Nät Nät Nät Nät Länk Länk Länk Länk Fysisk Fysisk Fysisk Fysisk 28

29 Gateways används mellan nät med olika applikationsprotokoll IP-nät Telenätet 29

30 Internets protokollstack Internet har endast 3 skikt i sin protokollstack. Applikation Transport Nät Länk HTTP, FTP, SMTP etc. TCP UDP IP Ethernet, PPP, ATM etc. DNS ICMP ARP 30

31 Jämförelse med OSI-modellen OSI-modellen Applikation Presentation Session Transport Nät Länk Fysisk TCP/IP-modellen Applikation Transport Nät IP-bärande nät 31

32 Vad händer med informationen? Antag att ett användarapplikation har ett meddelande den vill sända till en annan användare. Vad händer med detta meddelandet i de olika protokollen på vägen från sändare till mottagaren? router Nät 1 Nät 2 32

33 Sändarsidan applikation transport AH S TH S AHS AH S data nät NH S TH S data länk LH S NH S TH S data AH S fysisk länk

34 Switchar Ethernet-switchar ändrar normalt inte någon header. till utgående länk LH S NH S TH S AH S Ny länkheader = LH S NH S TH S AH S gammal länkheader fysisk länk 34

35 Router Routern gör en ny länk-header som passar. Nät-header är i princip(?) oförändrad. till nästa nät NH S TH S AH S LH U NH S TH S AH S LH X ny(a) header(s) gamla headers fysisk länk 35

36 Mottagarsidan applikation transport nät länk TH S NH Z TH S LH U NH Z TH S AH S AH S AH S AH S fysisk länk

37 MTU Maximum Transmission Unit Hur mycket data en ram kan bära Exempel: Ethernet MTU = 1500 PPP länk över modem = 256/512 Gigabit Ethernet Jambo Frames = 9600 IPv4 = inkl header IPv6 = exkl header 37

38 Fragmentering Om det kommer data från ett övre skikt som inte får plats i ett enda datapaket sker så kallad fragmentering. Skikt 1 H1 data Skikt 2 H2 H1+data H2 data 38

39 Hopsättning På mottagarsidan sätts datan ihop igen. Skikt 1 H1 data Skikt 2 H2 H1+data H2 data 39

40 Fragmentering på nätnivån Om länknivåns ram är mindre än IP-paketet måste IP-paketet fragmenteras I IPv6 får bara ursprunglig avsändare fragmentera. I IPv4 får varje vägväljare/router fragmentera. Defragmentering görs alltid i mottagaren. 40

41 Hur väljs en väg för paketen? I stora datanät finns det oftast flera möjliga vägar för ett paket. 41

42 Vägvalsalgoritmer Vägväljarna använder en vägvalsalgoritm för att hitta en väg genom nätet. Syftet med vägvalsalgoritmen är att hitta den bästa möjliga vägen genom nätet för varje sändarmottagarpar. Vägvalsalgoritmen måste också klara av förändringar i nätet. 42

43 Flooding I Flooding skickas ett inkommande paket ut på samtliga länkar. En hop-count används för att inte skapa loopar. B 43

44 Nätgraf I vägvalsalgoritmerna används en nätgraf som består av noder och länkar. A B C D E 44

45 Nätgraf forts. Varje länk i grafen har en kostnad som anger hur dyrt det är att skicka ett paket över länken. A 2 B 3 C 1 D E 1 45

46 Länkkostnad Länkkostnaden kan bero på flera saker: Kapacitet Belastning Sträcka Utbredningsmedium Osv... 46

47 Least-hop path Least-hop path fungerar bäst om alla länkar har samma kostnad. Den väg som innehåller minst antal steg är bäst. A B C D E 47

48 Least-cost path I Least-cost path väljs de vägar ut som kostar minst. A 2 B 3 C 1 D E 1 48

49 Symboliska namn Eftersom IP-adresserna inte är speciellt användarvänliga, har man utvecklat ett system med symboliska namn på varje värddator eller tjänst. Tex. min Unix-dator har IP-adressen men heter också lindyhop.eit.lth.se De symboliska namnen är hierarkiska och specificeras med hjälp av Domain Name System (DNS). 49

50 Domain Name System (DNS) Hierarkiskt namnsystem som består av ett antal nivåer. Internet delas in i ett antal domäner och varje domän får sin egen kod. Överst finns geografiska och organisatoriska domäner. Varje domän delas sedan in i underdomäner. 50

51 DNS-exempel Det symboliska namnet för min dator är datornamn lindycircle.eit.lth.se Institutionen för Elektro- och informationsteknik Lunds Tekniska Högskola Sverige 51

52 Domäner Rotdomän se dk fr au edu org gov net lth redcross cs www cs.lth.se Geografiska domäner Organisatoriska domäner

53 Från datornamn till IP-adress (1) Eftersom de symboliska namnen inte går att använda som IP-adress, måste de översättas för att informationen skall nå rätt mottagare. Det finns speciella databaser som har översättningstabeller. Databaserna kallas för name servers. 53

54 Från datornamn till IP-adress (2) berga.trollnet.se magi.magicnet.se 1. magi.magicnet.se? ns.trollnet.se 54

55 Från datornamn till IP-adress (3) berga.trollnet.se magi.magicnet.se 2. magicnet.se? ns.trollnet.se 3. Fråga ns.magicnet.se x.ns.se x=[a..j] 55

56 Från datornamn till IP-adress (4) berga.trollnet.se magi.magicnet.se 6. IP = magi.magicnet.se? ns.trollnet.se 5. IP = ns.magicnet.se 56