Kapitel 6, 7, o 8: ARP Vägval Från användare till användare. Jens A Andersson (Maria Kihl)

Transkript

1 Kapitel 6, 7, o 8: ARP Vägval Från användare till användare Jens A Andersson (Maria Kihl)

2 Att skicka data över flera länkar All data som skickas mellan två slutnoder kommer att passera flera vägväljare och länkar på vägen. 2

3 Paketförmedlad dataöverföring Två typer av dataöverföring: Förbindelseorienterad Förbindelsefri 3

4 Nätprotokoll sändare mottagare applikation applikation nät nätprotokoll vägväljare nät nätprotokoll nät länk länk länk fysisk länk fysisk länk fysisk länk 4

5 Lösning: Transportprotokoll applikation transport nät länk fysisk länk applikationsprotokoll transportprotokoll applikation transport nät länk fysisk länk 5

6 Från IP-adress till MAC-adress (1) I Internet används Address Resolution Protocol (ARP) vid översättningen mellan IP-adress och fysisk adress i ett lokalt nät (ex. Ethernet eller 802.x-nät). ARP samlar alla IP/MAC-adresspar i en tabell, en cache. När IP skall skicka ett paket, skickar den en förfrågan till ARP för att ta reda på MAC-adressen till nästa nod. 6

7 Från IP-adress till MAC-adress (2) Om ARP saknar den efterfrågade MAC-adressen i sin tabell, skickar den ett ARP request message till samtliga datorer anslutna till det lokala nätet. ARP request IP v.x.y.z A B C D 7

8 Från IP-adress till MAC-adress (3) Den dator som har IP-adress v.x.y.z svarar med ett ARP reply message som innehåller datorns MAC-adress. ARP reply MAC a:b:c:d:e:f A B C D 8

9 Från IP-adress till MAC-adress (4) Om IP-adressen tillhör ett annat nät skickas paketet till den vägväljare som kopplar ihop det lokala nätet med omvärlden. A B C D E F G H Nätet Vägväljare för nätlagret = router 9

10 Hur väljs en väg för paketen? I stora datanät finns det oftast flera möjliga vägar för ett paket. 10

11 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. 11

12 Nätgraf I vägvalsalgoritmerna används en nätgraf som består av noder och länkar. A B C D E 12

13 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 13

14 Länkkostnad Länkkostnaden kan bero på flera saker: Kapacitet Belastning Sträcka Utbredningsmedium Osv... 14

15 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 15

16 Least-cost path I Least-cost path väljs de vägar ut som kostar minst. A 2 B 3 C 1 D E 1 16

17 Flooding I Flooding skickas ett inkommande paket ut på samtliga länkar. En hop-count används för att inte skapa loopar. B 17

18 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. 18

19 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. 19

20 OSI-modellen (2) OSI-modellen innehåller 7 skikt el. nivåer (layers). Applikation Presentation Session Transport Nät Länk Fysisk 1 20

21 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 21

22 Switchar används inom ett nät 22

23 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 23

24 Routers används mellan nät med samma nätprotokoll. IP-nät IP-nät 24

25 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 25

26 Gateways används mellan nät med olika applikationsprotokoll IP-nät Telenätet 26

27 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 27

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

29 Switchar Ethernet-switchar ändrar normalt inte någon header. till utgående länk LH S Ny länkheader = NH S TH S AH S LH S NH S TH S AH S gammal länkheader fysisk länk 29

30 Router Routern gör en ny länk-header som passar. Nät-header är i princip(?) oförändrad. till nästa nät LH U NH S TH S NH S LH X TH S AH S AH S ny(a) header(s) gamla headers fysisk länk 30

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

32 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 32

33 Hopsättning På mottagarsidan sätts datan ihop igen. Skikt 1 H1 data Skikt 2 H2 H1+data H2 data 33

34 Ett nät på OSI-nivå 1 AA B D A C DD I II switch III router IV LAN BB C C A B CC 34

35 Samma nät med VLAN-teknik på OSI-nivå 2... I II III I III IV AA A A B BB B II III IV I II C CC CC D DD 35

36 Och på OSI-nivå 3... router A B C D 36

37 Spanning Tree Protocol, Varför? En brygga använder flooding för utsändning av alla broadcast-ramar multicast-ramar alla ramar vars destinationsport är okänd Inga loopar får förekomma i ett bryggat nät Redundans/backup-länkar medför loopar 37

38 Spanning Tree Protocol, exempel(1) brygga brygga 38

39 Spanning Tree Protocol, exempel(2) brygga brygga 39

40 STP: Algoryhme I think that I shall never see A graph more lovely than a tree First the Root must be selected By its ID it is elected A tree whose crucial property Is loop-free connectivity A tree which must be sure to span So packets can reach every LAN Least cost paths from Root are traced. In the tree these paths are placed A mesh is made by folks like me Then bridges find a spanning tree. 40

41 Spanning Tree Protocol (1) 41

42 Spanning Tree Protocol (2) 42