Datakommunikation o Datornät



Relevanta dokument
4 Paket- och kretskopplade nät

OSI-modellen. Skiktade kommunikationsprotokoll. OSI-Modellen. Vad är en bra skiktindelning? Fysiska skiktet. Länkskiktet

Datakommunikation vad är det?

DA HT2011: F18. Länklagret och uppkopplingstekniker Ann-Sofi Åhn

4 Paket- och kretskopplade nät

Datakommunikation vad är det?

att det finns inte något nätverk som heter Internet Finns Internet? Varför fungerar det då? Nätet? Jag påstår

Kapitel 5: Lokala nät Ethernet o 802.x. Lokala nät. Bryggan. Jens A Andersson (Maria Kihl)

KomSys Hela kursen på en föreläsning ;-) Jens A Andersson

Informationsteknologi sommarkurs 5p, Datakommunikation

Christer Scheja TAC AB

Varför fungerar det då? Elektro- och informationsteknik Lunds Tekniska Högskola

Olika slags datornätverk. Föreläsning 5 Internet ARPANET, Internet började med ARPANET

Karlstads universitet Institutionen för Informationsteknologi Datavetenskap

Kihl & Andersson: Kapitel 6 (+ introduktioner från kap 7, men följ slides) Stallings: 9.5, 14.1, 14.2, Introduktion i 14.3, 16.1

5 Internet, TCP/IP och Applikationer

Datakommunika,on på Internet

Stora datanät Från användare till användare. Jens A Andersson

Grundläggande datavetenskap, 4p

OH Slides F: Wide Area Networks

Föreläsning 5: Stora datanät Från användare till användare ARP

Karlstads universitet Institutionen för Informationsteknologi Datavetenskap

Instuderingsfrågor ETS052 Datorkommuniktion

Föreläsning 5. Vägval. Vägval: önskvärda egenskaper. Mål:

Från användare till användare ARP. (Maria Kihl)

Kapitel 6, 7, o 8: IP DNS Vägval Från användare till användare Jens A Andersson (Maria Kihl) Att skicka data över flera länkar.

MAC-(sub)lagret. Nätlagret. Datalänklagret. Fysiska lagret LLC MAC. LLC = Logical Link Control-sublager MAC = Media Access Control-sublager

Protokoll i flera skikt Fragmentering Vägval DNS. Jens A Andersson

Kapitel 8 o 9: LUNET o SUNET

8SSJLIW.RPELQHUDEHJUHSSPHGGHILQLWLRQHUS

LTH, Institutionen för Elektro- och Informationsteknik (EIT)

Kapitel 5: Lokala nät Ethernet o 802.x. Felkorrektion. Att bekräfta paket. Jens A Andersson (Maria Kihl)

Kapitel 6, 7, 8 o 9: Data och protokoll. LUNET o SUNET

Föreläsning 5: ARP (hur hitta MAC-adress) Från applikation till applikation

Datakommunikation I 5p

Grundläggande nätverksteknik. F2: Kapitel 2 och 3

SUNET-historik. Sven Tafvelin Chalmers

ETSF05 Repetition av KomSys

Lokala nät Ethernet o 802.x. (Maria Kihl)

Lösningar till tentan i ETS052 Datorkommunikation

Karlstads universitet Institutionen för Informationsteknologi Datavetenskap

Lokala nät (forts ) Ethernet o 802.x Stora nät och behovet av nätprotokoll IP. Felkorrektion. Att bekräfta paket. Jens A Andersson (Maria Kihl)

Nätverk och Java, grunder Föreläsning 0: 0: Introduktion till Internet

Kapitel 6, 7, o 8: IP DNS. Från användare till användare. Jens A Andersson

2PWHQWDPHQL'DWRUNRPPXQLNDWLRQI U'

IP Från användare till användare Vägval DNS Jens A Andersson (Maria Kihl) Att skicka data över flera länkar. Nätprotokoll

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

Introduktion - LAN Design och switching concepts Basic Switch Concepts and Configuration Frågor? Referenser. Nätverksteknik 2

DIG IN TO Nätverksteknologier

Datakommunikation. Nätskiktet. Routers & routing

Föreläsning 4: Lokala nät (forts ) Ethernet o 802.x Stora nät och behovet av nätprotokoll Transportprotokoll. Emma Fitzgerald

Tentamen i Datorkommunikation den 10 mars 2014

Lösningar ETS052 Datorkommunikation,

Protokoll i flera skikt Fragmentering Vägval DNS. Jens A Andersson

Datakommunika,on på Internet

Performance QoS Köteori. Jens A Andersson (Maria Kihl)

Dator- och telekommunikation (ETS601) Höstterminen 2016

LTH, Institutionen för Elektro- och Informationsteknik (EIT) ETS052 Datorkommunikation Sluttentamen: , 14-19

Signalhastighet och bithastighet. Dämpning och distorsion. Dämpning. Olika fibertyper olika dispersion

Kapitel 2 o 3 Information och bitar Att skicka signaler på en länk. Jens A Andersson

TCP/IP och Internetadressering

Mattias Wiggberg 1. Orientera på Internet. IP-adress. IP-adresserna räcker inte... Mer om IP-adresser

5. Internet, TCP/IP tillämpningar och säkerhet

Dator- och telekommunikation. Dator- och telekommunikation. Radionät. Fasta nät. Kapacitet. Tjänster. Radionät Protokoll Kapacitet Tjänster

Stora datanät. Maria Kihl

Från användare till användare. (Maria Kihl)

Föreläsning 4: Lokala nät (forts ) Ethernet o 802.x Stora nät och behovet av nätprotokoll Transportprotokoll. Jens A Andersson

Objektorienterad Programkonstruktion. Föreläsning 10 7 dec 2015

Tentamen i ETSF15 Kommunikationssystem och Nätverk

Stora IT-dagen. Lund, 20 November Bredband När då? Hans Wallberg SUNET/UMDAC Umeå universitet

ÖVERGÅNG TILL KOMMUNIKATIONSTORGET 2.0

Vad är en dator? Introduktion till datorer och nätverk. Pontus Haglund Institutionen för datavetenskap (IDA) 21 augusti 2018

DATALINK-NÄTVERK. Hårdvarubyggklossar

ETS Fördjupningsuppgiften Ämnen

1 Förmedlingstjänsten Bildtelefoni.net

Tips och råd om trådlöst

Kommunikation Jan-Åke Olofsson

Wexnet bygger ett täckande fibernät för framtiden

Kapitel 13: (Maria Kihl)

Kapitel 6, 7, 8 o 9: Internet LUNET o SUNET ARP (1) ARP (2) Jens A Andersson

Vägledning för anskaffning av robust elektronisk kommunikation

Bredband - resultat av samverkan

Fysiska lagret. Kanal. Problem är att kanalen har vissa begränsningar: Kanalen är analog Kanalen är bandbreddsbegränsad och är oftast störd (av brus)

Kapitel 13: Telefoninäten. Spanning Tree. Jämförelse med OSI-modellen. Jens A Andersson (Maria Kihl)

Föreläsning 8. Multiplexering (1/2) Multiplexering (2/2) Mål

Nätverksteknik A - Introduktion till Routing

ETS Fördjupningsuppgiften Ämnen. Mål för fördjupningsuppgiften. Hur kommer det att gå till? Jens A Andersson

Föreläsning 5: ARP (hur hitta MAC-adress) IPv4, IPv6 Transportprotokoll (TCP) Jens A Andersson

Allt om datalogging och datakommunikation!

Krav på öppet IP-nät för TV-tjänster

Internet och kommunikation. Kommunikation

Lokalt ITinfrastrukturprogram

Nätverksteknik A - Introduktion till VLAN

5 Internet, TCP/IP och Tillämpningar

Del 1 Frågor om vad höghastighetsnät är:

Datakursen PRO Veberöd våren 2011 internet

DIG IN TO Nätverksteknologier

Mattias Wiggberg 1. Datorkommunikation, grundbegrepp. Skiktade kommunikationsprotokoll

TPTEST program för mätning av genomströmningskapaciteten

Kihl & Andersson: , 4.5 Stallings: , , (7.3)

Transkript:

End host Application End host Application Datakommunikation o Datornät Presentation Session Transport Network Network Network Presentation Session Transport Network En introduktion till kursen: TDBC64 Datakommunikation och Datornät C, 5 poäng vid Umeå universitet Data link Data link Data link Data link Physical Physical Physical Physical One or more nodes within the network 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 1 Disposition av föreläsning 1o2 Registrering Om schema, labbar, tentor mm Om datornät och kurs Några begrepp Tjänsteutbud Prestandamått Principer för datornäts arkitektur 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 2

Om datornät och kurs Registrering Schema, labbar, tentor mm Om datornät och kurs Vad är ett datornät? Hur är datornätet organiserat? Vilken kvalitet har datornätet? Vad handlar kursen om? Datornätshistoria Internet Några begrepp Tjänsteutbud Prestandamått Principer för datornäts arkitektur 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 3 Vad är ett datornät? Ett datornät är ett nätverk av datorer Syftet att kunna ebjuda applikationer för kommunikation (e-post, videokonferens) få tillgång till en avlägsen resurs (skrivare, superdator) fördela tillgängliga resurser (distribuerade system) Kraven på nättjänsternas varierar kraftigt med användning. Datornätet ska rättvist kunna fördela sina resurser 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 4

Hur är datornätet organiserat? Vilken utsträckning har nätet? lokalt i ett rum, i ett hus, på campus avgränsat till en organisation the Internet Vem har kontrollen över nätet? användarens organisation en operatör, flera, många, ingen autonoma nät som samarbetar ett nät med en ledning distribuerade system Är användarens dator och applikationsdatorerna en del av nätet? transparenta moln eller ej kommunikationssubnät värddatorer (hosts) 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 5 Vilken kvalitet har datornätet? Datornätsparametrar av intresse för kvalitet: bandbredd genomströmning (throughput) fördröjning (delay, latency) variationer i dessa garantier för min/max (Quality of Service) felfrekvenser/felhantering tillgänglighet Parametrar för vad? nätet som helhet dator kommunikationssubnät dator dator mellan nät Vad ska man tänka på när man upphandlar en internet-tjänst? http://www.itkommissionen.s e/obs/obs_spec.html 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 6

Vad handlar kursen om? I boken nämns att ett näts kvaliteter kan ses ur minst tre personers perspektiv: applikationsprogrammerarens nätverksarkitektens nätverksoperatörens Kursen handlar om principer för datornätsarkitektur grunderna för programmering av nätapplikationer Det betyder att i första hand de två första personernas perspektiv belyses. Utgångspunkten är att nätresurserna är begränsade Avvägningar mellan aspekter av kvalitet måste göras i designen av ett datornäts arkitektur och i programmering av nätverksapplikationer Vilka tjänster i nätet ska prioriteras Vad får olika val av parametrar i en nätverksarkitektur för konsekvenser för nätets kvalitet 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 7 Datornätshistoria Arpanätet 1969 DoD Advanced Research Project Agency bbn imp, tac, host ftp, mail, telnet Ehternet (1976) SUN Stanford University Network SNA, DecNet, EARN Sunet (1979), Nordunet Terminalnät - Nunet Campusnät - Umnet kabeltv-nät fibernät radiolan ISP NFS, www, 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 8

Internet Ett nätverk av autonoma datornät policies i gränserna Store-and-Forward Struktur för datoradresser och domännamn Björn Eriksen ICANN IETF internet-standarder TCP/IP utvecklas ständigt - routing CCITT televerkens sammanslutning ISO OSI Open Systems Interconnect 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 9 Några begrepp Registrering Om schema, labbar, tentor mm Om datornät och kurs Några begrepp Noder och länkar Meddelanden och paket Datornätstopologier Switch och router Multiplexering Tjänsteutbud Prestandamått Principer för datornäts arkitektur 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 10

Noder och länkar Nod = värddator eller dator i kommunikationssubnätet (KSN) Noder förbinds fysiskt med länkar Punkt-till-punkt Multi-access-länk Längden på en länk är begränsad och beror av mediet Antalet noder som kan anslutas till en länk är ofta begränsat Kommunikation sker inte bara direkt utan förmedlas ofta av mellanliggande noder Paketförmedlande nät (packet switching, jfr brev) eller kretskopplande nät (circuit switching, jfr telefonsamtal) 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 11 Den fysiska överföringen Fibrer, koaxialkablar, twisted pairs (som för telefoner) och radio. Elektriska signaler och ljus. Elektriska signaler klingar av snabbare och måste återgenereras. De klingar av snabbare i twisted pairs än i koaxialkablar. Hög hastighet innebär flera fel. >100Mbps i twisted pairs (koppar) Elektriska signaler störs av elektromagnetiska fält. De är dessutom själva störkällor. Ljus är relativt okänsligt för elektromagnetiska fält. Ljusöverföring kan ske i terrabits/sek (10 upphöjt till 12). Radio - mark och satellit Satellit - 270 ms fördröjning för geostationära satelliter Bredband och basband Basband unyttjar kabeln helt själv Bredband - datasignalen överlagras på en bärvåg av en viss frekvens. Kan sända flera bärvågor på kabeln (en form av multiplexering), för att till exempel medge kommunikation samtidigt i två riktningar, eller som resursdelning mellan applikationer. Basband används ibland i lokala nät och i radionät. Bredband har fått en helt annan betydelse i samhällsdebatten. 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 12

Meddelanden och paket Kommunikationen i ett datornät sker genom att diskreta meddelanden utväxlas En länk i ett nät används för meddelanden från olika datorer till olika datorer Store-and-forward network ett meddelande tas emot, buffras i väntan på att länken ska bli ledig och skickas vidare I ett kretskopplat nät reserveras plats från starttill slutnod 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 13 Datornätstopologier Träd Stjärna Buss Ring Maskformigt nät Den fysiska topologin kan skilja sig från den logiska Medium Radio, satellit, koaxialkabel, partvinnad kabel, fiber Sammanhang (Connectivity) helst större än 2 Hierarkiskt (rekursivt), noder är nät Normalt kombinationer av topologier Vanligtvis hierarkiska nät som binds samman till ett maskformigt internät Närmast värdarna förekommer stjärnor, ringar o bussar 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 14

Switch och router I maskformiga nät väljer man väg genom nätet Internet är ett maskformigt nät av nätverk En switch är en dator i KSN som aldrig ställs inför uppgiften att välja mellan flera vägar. En router är en dator i KSN som gör vägval En router är ofta ansluten till flera nätverk eller ingår i ett maskformigt KSN Vägvalsalgoritmer Unika namn o adresser IP-adresser: 130.239.23.1 Domännamn: oxe.cs.umu.se DNS domännamnserver DNS är ett distribuerat system 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 15 Multiplexering För att dela på en kanal Tidsmultiplexering statisk fördelning låg utnyttjandegrad garanterad andel (QoS) Frekvensmultiplexering dito Statistisk multiplexering dynamisk fördelning högre utnyttjandegrad risk för överbelastning o trafikstockning alla måste få kommunicera -> paket av maximal storlek mål: rättvisa, effektivitet o prioritet 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 16 L1 L2 L3 Switch 1 Switch 2 R1 R2 R3

Tjänsteutbud Registrering Om schema, labbar, tentor mm Om datornät och kurs Några begrepp Tjänsteutbud virtuella kanaler typiska kommunikationsmönster bandvidd och genomströmning tillgänglighet och kommunikationsfel Prestandamått Principer för datornäts arkitektur 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 17 Virtuella kanaler Application Channel Application Vilket tjänsteutbud ska erbjudas användare/ applikationsprogrammerare? Virtuella kanaler där processer kan kommunicera Vilken funktionalitet ska erbjudas inom ramen för tjänsten? garanti för felfrihet meddelanden anländer i samma ordning de sänts insynskydd Följande bilder rör funktionalitet i virtuella kanaler. 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 18

Typiska kommunikationsmönster Application Channel Application Client/Server-mönster Request/Reply filöverföring web video-on-demand frame grabber bildfrekvens 15-30 vad klarar nätet Interaktivitet som mönster video-konf chat e-learning-appl Båda mönstren använder virtuella kanaler filöverföring ström av fildelar Hur många separata kommunikationsabstraktioner ska vi stödja? få - svårt att tillgodose behoven många tungt att underhålla flera abstraktionsnivåer vad ska de lägsta abstraktionerna stödja Vad ska KSN stödja och vad ska lämnas till applikationerna ett enkelt KSN är snabbt men kan leda till större overhead i applikationen 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 19 Bandvidd och genomströmning Bandvidd = Bandbredd bps Egentligen - Den högsta kommunikationshastighet en kanal är dimensionerad för I praktiken Den hastighet som sändnings/mottagningsutrustningen är inställd på (förenklat: klockans hastighet) Genomströmning bps Hastigheten på det faktiska kommunikationsströmmen genom en kommunikationskanal mätt över en rimlig tidsperiod Ethernet har bandvidden 10Mbps, medan genomströmningen totalt knappast överskrider 6 Mbps för en applikation kanske genomströmningen är 1 Mbps (beroende på antalet anslutna datorer på kabeln och på vilken konkurrens som råder om de tillgängliga 10 Mbps) 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 20

Tillgänglighet och kommunikationsfel Vad kan gå fel datorstopp länkavbrott elektromagnetiska störningar bitfel pga att man ligger nära toleransgränser buffer overflow programfel Bitfel 1:10Mbit Cu 1:10000Gbit - fiber Skadade paket Paketförlust Upptäcka och korrigera fel paritet, checksummor, signaturer omsändning på länken eller genom hela virtuella kanalen sänka belastningen välja en annan väg svårt att skilja på överbelastad och trasig länk X 0 10011010 / 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 21 Prestandamått Registrering Om schema, labbar, tentor mm Om datornät och kurs Några begrepp Tjänsteutbud Prestandamått bandbredd och fördröjning bitar på väg = bandbredd * fördröjning högre hastighet men samma fördröjning applikationers behov Principer för datornäts arkitektur 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 22

Principer för datornäts arkitektur Registrering Om schema, labbar, tentor mm Om datornät och kurs Några begrepp Tjänsteutbud Prestandamått Principer för datornäts arkitektur Några egenskaper hos datornät Abstraktion som idé Skiktindelad arkitekturmodell Protokoll o interface OSI-stacken IP-stacken Nästade data Multiplexering Internet-protokoll 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 23 Skiktad arkitektur 1996 Addison-Wesley Publishers Ltd. 1996 Addison-Wesley Publishing Company Inc. Skikt med uppdelat ansvar I botten fysiska medier I toppen applikationer med behov av datornätstjänster Protokoll mellan skikt på samma nivå i olika noder Interface api mot ett skikt från ett överordnat OSI/TCP-IP-stacken två standardiserade uppsättningar skikt OSI televerken IP internet, IETF Nästade data header o payload kinesisk ask Multiplexering i vissa skikt 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 24

Protokoll Konvenansregler. Kommunikation med väldefinierade ramar och tolkningar. Ta av sig skorna eller ej. Hur tolkas det av den man besöker? Vokabulär, dialog, syntax, semantik. 3-vägshandskakning. Syftet är att man ska komma överens om en gränsyta mellan kommunicerande parter som bas för interoperabilitet. Standardprotokoll, leverantörsprotokoll, de facto standarder. Standardieringsarbete innefattar ofta kompromissande. Det är inte alltid så lämpligt. IETF standardisering, allra mest på lägre nivåer 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 25 Protokollnivåer Fel o felhantering fysisk nivå - signal, signalnivåer, typ av signal, medium, kontakter datalänksnivå - ("felfri") sändning av ett block av information mellan två direkt förbundna noder nätverksnivå - vägval för nästa hopp i nätet transportnivå - ("felfri") överföring från start till slutnod applikationsnivån - t.ex ftpprotokoll, www-protokoll. OSI-stacken (modellarkitektur), IP-stacken (Internets dominerande protokoll). "Felfri" överföring. Fel inträffar Vilken frekvens, hur upptäcka och hur korrigera o hantera? Felfrekvensen är kopplad till utnyttjandegraden av resurserna hög utnyttjandegrad ger större risk för fel. (Utnyttjande av länkars kapacitet, buffertutrymmen, beräkningskapacitet i datorer. Bitfel, buffer overflow, datorerna hinner inte med. Låg utnyttjandegrad - dåligt utnyttjande av resurserna. finn en balans, ligg på gränsen där det kan inträffa fel ibland. Ansvaret för hantering fördelas Finns på datalänksnivån, transportnivån och applikationsnivån. 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 26

Genomströmning och fördröjning Genomströmning bps. Fördröjning sekunder. Vissa nät har (relativt) hög genomströmning, andra låg fördröjning. Utbytesförhållande. Dåliga nät - låg genomströmning och hög fördröjning. Olika multimedier har olika behov. CONS virtuell linje CNLS utan uppkoppling 2000-10-30 Torbjörn Wiberg, UmU 27