Föreläsning 5: Stora datanät Från användare till användare ARP Jens A Andersson (Maria Kihl)
Rep: Kapacitetuppdelning i Länkens kapacitet kan delas upp på tre sätt: 1. Rumsmultiplex 2. Frekvensmultiplex 3. Tidsmultiplex Synkron Statistisk 4. Koduppdelad multiplexering
Rep: Länk Egenskaper Begränsningar Accessmetoder Pollning ALOHA CSMA/CD Repeterare Brygga
Länkprotokoll k 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 g Felkorrigering inte alltid i länkprotokollet
Olika topologier 5
Rep: Protokollstruktur i en repeterare Sändare applikation Repeterare Mottagare applikation länk länk nätadapter överföring nätadapter nätadapter nätadapter Länk 1 Länk 2
Rep: Protokollstruktur i en brygga Sändare applikation Brygga Mottagare applikation LLC MAC nätadapter överföring MAC MAC nätadapter nätadapter LLC MAC nätadapter LAN 1 LAN 2
Eh Ethernet Ethernet är en egen standard som utvecklades av Xerox, Intel och DEC redan 1976. IEEE 802.3 bygger på Ethernet. Annat ramformat (men kan samexistera med 802.3) Preamble SFD DA SA Type Data CRC 7 1 6 6 2 46-1500 4 SFD=Start frame delimiterda=destination address SA=Source address
Bitstuffing För att inte flaggans bitmönster skall finnas i själva datan används så kallad bitstuffing. 011111101111100111000111111 011111010111110001110001111101 Mottagaren tar bort biten efter 5 ettor om den biten är en nolla. Sändaren ska ju ha lagt till en nolla där. Om den biten är en etta är den en del av flaggan. 9
Nätarkitektur k Således: d s Vi måste koppla ihop LAN Alla stora datanät består av noder och länkar. slutnod vägväljare
Lite olika begrepp LAN = Local Area Network MAN = Metropolitan Area Network WAN = Wide Area Network Accessnät Distributionsnät Stamnät
Vad är en vägväljare? älj Till vägväljaren kommer det paket, som skall vidare till nästa länk. Vägväljaren kopplar ihop en inkommande länk med en utgående länk.
Dataöverföring i stora datanät Det finns två typer av datanät: Kretskopplade nät En direkt fysisk väg kopplas upp mellan sändare och mottagare Paketförmedlande k d nät Data skickas i form av paket, ingen egen fysisk väg Kan använda logiska vägar, så att alla paket går samma väg.
Paketförmedlad d dataöverföring Två typer av dataöverföring: Förbindelseorienterad Förbindelsefri
Förbindelseorienterad dataöverföring I förbindelseorienterad dataöverföring kopplas först en förbindelse upp mellan sändare och mottagare. New connection Connection approved Data transfer End connection Connection ended
Förbindelsefri i dataöverföring I förbindelsefri dataöverföring sätts ingen förbindelse upp utan all data skickas direkt. Data transfer
Exempel på stora nät SONET/SDH förpackar flera telesamtal l (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
Sammankoppling av nät WAN WAN ryggradsnät MAN distributions- nät LAN LAN LAN LAN accessnät LAN LAN
Problem! Olika utbredningsmedier Signalerna ser inte likadana ut Ramarna ser inte likadana ut Adresser på MAC-lagret ser inte likadana ut
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.
Adressering När en dator skall hittas i ett annat nät räcker inte längre den lokala l 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.
Nätprotokoll sändare mottagare applikation applikation nät nätprotokoll vägväljare nät nätprotokoll nät länk länk länk fysisk länk fysisk länk fysisk länk
Ett nätprotokoll: IP IP = Internet Protocol IP är det nätprotokoll som används på Internet. Adresseringen g 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.
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.
Exempel: Internetadresser (IPv4) IPv4 använder en nätadress som består av 32 bitar. Adressen skrivs som fyra tal med punkter emellan. Exempel: 10000010 11101011 00010010 10011110 = 130.235.18.158 18 158
Problem! Hur många samtidiga applikationer i en dator?
Lösning: Transportprotokoll applikation transport nät länk fysisk länk applikationsprotokoll atio oto o transportprotokoll applikation transport nät länk fysisk länk
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 email alltid kan komma fram till emailapplikationen.
Transportprotokoll För att en användarapplikation inte skall behöva bry sig om vilka nät som kommunikationen i sker över, finns det i varje värddator ett transportprotokoll. Transportprotokollets uppgift är att få över informationen till mottagarapplikationen.
Ett transportprotokoll: TCP TCP = Transport Control Protocol. TCP är ett av de transportprotokoll som används på Internet. Används för förbindelseorienterad dtö dataöverföring. föi Tillförlitlig g dataöverföring.
Ett annat transportprotokoll: UDP UDP = User Datagram Protocol. UDP är det andra transportprotokollet som används på Internet. Förbindelsefri dataöverföring. Ingen felhantering eller kontroll att mottagaren kan ta emot datan. best effort
Få 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
Få Från IP-adress till MAC-adress (2) Om ARP saknar den efterfrågade MAC-adressen i sin tabell, skickar k 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
Få 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
Få 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 35