Stora datanät Från användare till användare. Jens A Andersson

Transkript

1 Föreläsning 5: Stora datanät Från användare till användare ARP Jens A Andersson (Maria Kihl)

2 Rep: Kapacitetuppdelning Länkens kapacitet kan delas upp på tre sätt: 1. Rumsmultiplex 2. Frekvensmultiplex 3. Tidsmultiplex Synkron Statistisk 4. Koduppdelad multiplexering

3 Rep: Länk Egenskaper Begränsningar Accessmetoder Pollning ALOHA CSMA/CD Repeterare Brygga

4 Rep: Länkprotokoll Uppgift: Att felfritt transportera data mellan värddatorer på en länk För detta behövs adresser (om fler än två värddatorer är möjliga på länken) Det behövs feldetektering och felkorrigering Felkorrigering inte alltid i länkprotokollet

5 Olika topologier 5

6 Rep: Protokollstruktur i en repeterare Sändare applikation Repeterare Mottagare applikation länk länk nätadapter överföring nätadapter nätadapter nätadapter Länk 1 Länk 2

7 Rep: Protokollstruktur i en brygga Sändare applikation Brygga Mottagare applikation LLC MAC nätadapter överföring MAC MAC nätadapter nätadapter LLC MAC nätadapter Länk 1 Länk 2

8 Rep: Ethernet Ethernet utvecklades av Xerox, Intel och DEC redan IEEE bygger på Ethernet. Annat ramformat (men kan samexistera med 802.3) Preamble SFD DA SA Type Data CRC SFD=Start frame delimiterda=destination address SA=Source address

9 IEEE 802.x standarder för länkar/lan 1985 startades ett projekt för att standardisera lokala nät. Länkhanteraren delas in i två skikt: Logical Link Control (LLC) Medium Access Control (MAC) Alla 802.x-nät använder samma LLC-protokoll (802.2). MAC-protokollet p beror på det fysiska nätet. 10

10 IEEE forts. Datapaketen som skickas på ett IEEE kallas för ramar. Detta eftersom paketen är inramade med hjälp av flaggor. Preamble SFD DA SA Length Data CRC SFD=Start frame delimiter DA=Destination address SA=Source address 11

11 Ethernet-varianter Fast Ethernet 100 Mbps Gigabit Ethernet 1 Gbps 10Gbit Ethernet 10 Gbps 12

12 IEEE kom den första IEEE-standarden för ett trådlöst lokalt nät. Kan vara uppbyggt kring en basstation eller fungera som ett ad-hoc nät. Använder MAC-protokollet CSMA/CA som är en snällare version av CSMA/CD. 13

13 Behovet av stora datanät LAN har en begränsad storlek. Behov: En person i Lund skall lika enkelt kunna hämta information från en dator i Eslöv som en dator i Australien. 15

14 Nätarkitektur Således: Vi måste koppla ihop LAN Alla stora datanät består av noder och länkar. slutnod vägväljare

15 Lite olika begrepp LAN = Local Area Network MAN = Metropolitan Area Network WAN = Wide Area Network Accessnät Distributionsnät Stamnät

16 Vad är en vägväljare? Till vägväljaren kommer det paket, som skall vidare till nästa länk. Vägväljaren älj kopplar ihop en inkommande länk med en utgående länk.

17 Dataöverföring i stora datanät Det finns två typer av datanät: Kretskopplade nät En direkt fysisk väg kopplas upp mellan sändare och mottagare Paketförmedlande nät Data skickas k iform av paket, ingen egen fysisk väg Kan använda logiska vägar, så att alla paket går samma väg.

18 Exempel på stora nät SONET/SDH förpackar flera telesamtal (64kbps) i en hierarki av flöden flöden kan läggas till och tappas av ATM celler, dataramar med samma storlek packet switching Ethernetbaserade nät WDM Wavelength-Division Multiplexing

19 Paketförmedlad dataöverföring Två typer av dataöverföring: Förbindelseorienterad Förbindelsefri

20 Förbindelseorienterad dataöverföring Iföbi förbindelseorienterad i ddataöverföring föi kopplas först en förbindelse upp mellan sändare och mottagare. New connection Connection approved Data transfer End connection Connection ended

21 Förbindelsefri dataöverföring I förbindelsefri dataöverföring sätts ingen förbindelse upp utan all data skickas direkt. Data transfer

22 Sammankoppling av nät WAN WAN ryggradsnät MAN distributions- nät LAN LAN LAN LAN accessnät LAN LAN

23 Problem! Olika utbredningsmedier Signalerna ser inte likadana ut Ramarna ser inte likadana ut Adresser på MAC-lagret ser inte likadana ut

24 Lösning: Nätprotokoll För att ett paket skall kunna komma fram till rätt mottagare, finns det i varje nod ett nätprotokoll som tar hand om till exempel adresseringen. Alla nät mellan sändare och mottagare måste använda samma nätprotokoll för att kommunikationen skall fungera.

25 Adressering När en dator skall hittas i ett annat nät räcker inte längre den lokala länk-adressen (MAC-adressen). Alla datorer som skall kommunicera måste därför ha en nätadress, som är uppbyggd som postadresser. Nätadressen talar om i vilket nät som mottagaren befinner sig.

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

27 Ett nätprotokoll: IP IP = Internet Protocol IP är det nätprotokoll som används på Internet. Adresseringen sker med hjälp av IP-adresser. Data överförs i form av IP-paket. Förbindelsefri dataöverföring. Ingen felhantering eller kontroll att mottagaren kan ta emot datan. Sådan dataöverföring kallas för best-effort effort.

28 Internet Protocol Det finns idag två versioner av IP: version 4 (IPv4) och version 6 (IPv6). Alla datorer och vägväljare mellan sändare och mottagare måste använda samma version. IPv4 är den gamla versionen utvecklad på 70- talet. IPv6 innehåller fler adresser, stöd för nya tillämpningar tex realtidsapplikationer samt funktioner för kryptering och autentisering.

29 Exempel: Internetadresser (IPv4) IPv4 använder en nätadress som består av 32 bitar. Adressen skrivs som fyra tal med punkter emellan. Exempel: =

30 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. 32

31 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 33

32 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 MACadress. ARP reply MAC a:b:c:d:e:f A B C D 34

33 Från IP-adress till MAC-adress (4) Om IP-adressen tillhör ett annat nät skickas paketet till den vägväljare som kopplar ihop det lokala l nätet med omvärlden. A B C D E F G H Nätet Vägväljare för nätlagret = router 35

34 Problem! Hur många samtidiga applikationer i en dator?

35 Lösning: Transportprotokoll applikation transport nät länk fysisk klänk applikationsprotokoll transportprotokoll applikation transport nät länk fysisk klänk

36 Portadresser För att flera applikationer skall kunna vara igång samtidigt på en dator använder TCP och UDP sig av så kallade portadresser. Det finns ett antal fördefinierade portadresser så att tex. ett alltid kan komma fram till applikationen.

37 Transportprotokoll För att en användarapplikation inte skall behöva bry sig om vilka nät som kommunikationen sker över, finns det i varje värddator ett transportprotokoll. Transportprotokollets uppgift är att få över informationen till mottagarapplikationen.

38 Ett transportprotokoll: TCP TCP = Transport Control Protocol. TCP är ett av de transportprotokoll p som används på Internet. Används för förbindelseorienterad dataöverföring. Tillförlitlig dataöverföring.

39 Ett annat transportprotokoll: UDP UDP = User Datagram Protocol. UDP är det andra transportprotokollet p som används på Internet. Förbindelsefri dataöverföring. Ingen felhantering eller kontroll att mottagaren kan ta emot datan. best effort