Systemy i Sieci Radiowe Wykład 7 Protokoły część 2 Program wykładu PSDN X.25 Frame Relay TCP/IP 1
PSDN Informacje podstawowe Informacja przesyłana w formie pakietów Każdy pakiet musi zawierać Adresy źródłowy i docelowy Informacja o pozycji Przejście pakietu przez węzeł szybsze niż całej wiadomości Prawdopodobieństwo błędu redukowane za pomocą odpowiednich mechanizmów kontroli błędów PSDN Sieć pakietowa 2
PSDN Mechanizm przesyłu PAD (Packet assembler/disassembler) lub LTS (LAN terminal server) odbiera dane z prędkością łącza (9600 bit/s), następnie wysyła pakiety z maksymalną dostępną prędkością do sieci (10 Mbit/s) Sieci X.25 Informacje ogólne X.25 (1974) - pierwszy standard w sieci publicznej definiujący połączenie między terminalem użytkownika DTE (Data Terminal Equipment) a węzłami sieci DCE (Data Circuit-terminating Equipment) Podstawowa usługa w sieci X.25 połączenie wirtualne Proces wymiany danych: Ustanowienia połączenia DTE-DCE Przesłanie pliku Skasowanie połączenia Każda faza wymaga: identyfikacji pakietów, potwierdzenia, kontroli przepływy, negocjacji. 3
Sieci X.25 Kanały logiczne Dostęp do kanałów fizycznych dla wielu użytkowników - multipleksacja statystyczna Kanał logiczny identyfikowany przez unikalny numer LCN (Logical Channel Number) Sieci X.25 Warstwy Nagłówek pakietu PH (Packet Header) Numer kanału logicznego LCN rodzaj pakietu adres DTE bity kontroli przepływu Nagłówek ramki FH (Frame Header) dane niezbędne do bezbłędnej transmisji dane do realizacji procedury Automatic Repeat Request (ARQ) dane do kontroli przepływu pomiędzy DTE i DCE (protokół LAPB) 4
Sieci X.25 Usługi warstwy 3 - PVC Sieci X.25 Usługi warstwy 3 - SVC 5
Sieci X.25 Struktura pakietu GFI (General Format Identifier) LCGN (Logical Channel Group Number) LCN (Logical Channel Number) PTI (Packet Type Identifier) call setup call release flow control error control registration request S/D (Supervisory/Data) Sieci X.25 Mechanizm potwierdzenia 6
Sieci X.25 Kontrola przepływu (Stop and Wait) P(S) - Send Sequence Number P(R) - Receive Sequence Number V(S) - Send Sequence Variable (licznik DTE nadawcy) V(R) - Receive Sequence Variable (licznik DTE odbiorcy) RNR potwierdza odebranie pakietów P(R)-1 ale wstrzymuje dalszą transmisję RR wznawia transmisję REJ potwierdza odbiór wszystkich P(R)- 1 pakietów i żąda powtórzenia pakietów następnych Sieci X.25 Okienkowa kontrola przepływu 7
Sieci X.25 Kontrola przeciąŝenia sieci Isarithmic scheme ruch wstrzymywany gdy zbyt duża całkowita liczba pakietów w sieci liczba pakietów kontrolowana przez rozsyłanie tzw. biletów węzeł przyjmuje pakiety jedynie wtedy, gdy ma wolne bilety. Choke Packet Scheme metoda skupia się na kontroli przeciążenia łączy gdy dane łącze jest przeciążone - informacja o tym jest rozsyłana w sieci wpływając na tablice routingu po odebraniu pakietu adresowanego na przeciążone łącze, węzeł sieci wysyła pakiet dławiący do nadawcy blokując wysyłania następnych pakietów przyjmowanie pakietów jest wznawiane po określonym czasie. Sieci X.25 Kontrola przeciąŝenia sieci Gradual restrictions Scheme przyjmowanie pakietów sterowane długością kolejki Po przekroczeniu określonej długości kolejki, przyjmowanie pakietów jest stopniowo blokowane. Input buffer limit Bazuje na kontroli lokalnego bufora Ruch tranzytowy nie podlega ograniczeniom Bufory mogą być podzielona na klasy, dostępne dla określonych rodzajów pakietów (Structured Buffer Pool) 8
Sieci X.25 Podsumowanie X.25 wciąż używany w sieciach rozległych: Zaawansowane mechanizmy kontroli błędów odporność na zakłócenia Multipleksacja statystyczna Duża niezawodność Niski koszt Wada X.25 : mała prędkość transmisji (64k - 2M) Frame Relay Informacje ogólne Zaprojektowany dla kanałów cyfrowych o dużej przepustowości i niezawodności Kontrola przepływu przesunięta do wyższych warstw Możliwa jednoczesna transmisja głosu i danych 9
Frame Relay Połączenia wirtualne Frame Relay Połączenia wirtualne 10
Frame Relay Struktura ramki Frame Relay Lokalne adresowanie 11
Frame Relay Globalne adresowanie Frame Relay Kontrola przepływu Ramki mają unikalne numery kontrola przepływu oparta wyłącznie na kontroli długości kolejki Przeciążenia sieci scenariusze skasowanie ramki gdy DE=1 forward congestion signalling (FECN=1) backward congestion signalling (BECN=1) Decyzja o skasowaniu ramki podejmowana przez sieć Sygnalizacja przeciążenia - ograniczenie przyjmowania ramek. CIR - Committed Information Rate; B c - Committed burst size B e - Excess burst size 12
Frame Relay Kontrola przepływu Frame Relay Kontrola przepływu 13
Frame Relay Kontrola przepływu Frame Relay Kształtowanie ruchu 14
Frame Relay Kształtowanie ruchu TCP/IP Historia 1969 - Advanced Research Project Agency (ARPA) Konkurs (Request For Quotes (RFQ)) na pierwszą sieć pakietową. Zwycięzca BBN (Bolt, Baranekand Newman) z Massachusetts. ARPANET - 4 komputery University of California LA jego wydział w Santa Barbara, Stanford Research Institute University of Utah. Sieć wykorzystywała protokół NCP (Network Control Protocol) 1974 - Vinton Cerfand Robert Propozycja protokołu Transmission Control Protocol (TCP) Zastąpienie NCP umożliwienie wymiany danych pomiędzy sieciami heterogenicznymi - początek Internetu. 15
TCP/IP Historia 1992 CERN pomysł WWW z interfejsem graficznym 1994 - protokół PPP (Point-to-Point Protocol) dostęp do sieci TCP/IP za pomocą sieci telefonicznej PSTN - początek masowego rozwoju Internetu Druga połowa lat 90-tych TCP/IP zintegrowany z systemem UNIX 4.2 BSD i rozwinięty na platformie UNIX. RFC (Request for Comments) Pierwotnie wymiana informacji, potem oficjalne zalecenia Dokumenty RFC zawierają wszystkie specyfikacje protokołów (http://www.rfc-editor.org/) centrum rejestracji domen: Internet Network Information Center (.com,.org,.net,.edu). Ponad 60 organizacji uprawnionych do rejestrowania. TCP/IP Cechy i zastosowanie TCP/IP umożliwia łączenie sieci heterogenicznych: krótki czas przywracania po awarii dodawanie nowych sieci bez przerywania pracy dobre mechanizmy kontroli błędów niezależność od platformy systemowej dobra efektywność (długość pola danych / długość pakietu) TCP/IP pierwotnie zaprojektowany dla Departamentu Obrony USA Przeznaczenie: identyfikacja kontrola ruchu i błędów kolejkowanie porządkowanie pakietów 16
TCP/IP Struktura Bity sterujące: U - urgent A - ACK P - Push R - Reset (connection) S - Synchronise (numbers) F - Finish (data) Window: liczba przesyłanych oktetów Shift: znacznik końca danych Source port - 16 bitów numer portu rozpoczynającego sesję Destination port - 16 bitów numer portu interfejsu aplikacji Aplikacje negocjują numer portu. Typowe aplikacje stałe numery 1024 dedykowane numery portów Order number- 32 bity numer do defragmentacji danych Shift - 4 bity Numer 32-bitowego słowa, zawierający nagłówek TCP Window - 16 bitów Numer informujący o maksymalnej długości segmentu danych (ustalony przez odbiorcę) bufor odbiorcy pełny => 0 (prośba do nadawcy o wstrzymanie transmisji Mechanizm dotyczy terminali końcowych a nie sieci. Stuffing dopełniające zera dla uzyskania 32 bitów Socket kombinacja numeru IP hosta oraz numeru portu aplikacji np. 120.1.1.9:966 TCP/IP UDP - Struktura i cechy User Datagram Protocol (UDP) - zdefiniowany dla umożliwienia wymiany datagramów pomiędzy komputerami w sieci Umożliwia prostą wymianę komunikatów pomiędzy aplikacjami. Nie posiada mechanizmów kontroli błędów aplikacje wymagające niezawodnej transmisji dużej ilości danych używają protokołu TCP. działa w połączeniu z adresacją IP. Używany głównie do komunikowania się z serwerami nazw do prostego transferu plików (TFT). Source Port pole opcjonalne wskazuje port, z którego nadano komunikat, co umożliwia ew. zaadresowanie odpowiedzi. Destination Port ma sens jedynie w połączeniu z adresem IP 17
TCP/IP IP - Struktura i cechy Type of service określenie priorytetu Identity numer pakietu w wiadomości Markers DF ( do not fragment), MF (more fragments) IP dedykowany do: Wymiany pakietów pomiędzy serwerami a stacjami roboczymi Adresowania i routingu Wykrywania i korekcji błędów Lifetime 15-30s, czas życia, maksymalny czas transmisji Każdy węzeł sieci zwiększa numer TTL o1. Po przekroczeniu maksymalnej wartości pakiet oznaczany jako niedostarczalny. IP działa jedynie w połączeniu z protokołami warstwy 4 i 2 (TCP, UDP) TCP/IP Model odniesienia 18
TCP/IP Inne protokoły TELNET: Zdalne logowanie i dostęp do hostów (port 23) Wymaga oprogramowania serwera TELNET na hoście. Działa z interfejsem tekstowym lub graficznym. FTP (File Transfer Protocol): Dedykowany do wymiany plików. TFTP (Trivial File Transfer Protocol): Uproszczona wersja FTP używająca UDP zamiast TCP Brak możliwości identyfikacji. SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) dedykowany do poczty elektronicznej Automatyczny routing, zwroty niedostarczonej poczty, informowanie u nieznanych serwerach lub użytkownikach SNMP(Simple Network Management Protocol): Dedykowany do prostego monitorowania elementów sieci Trzy procedury: GET, GETNEXT i SET. Element sieciowy dostarcza specyficzną informację przez bazę danych MIB (Management Information Base) do managera SNMP definiującego odpowiednie parametry elementu sieci. TCP/IP IPv4 - Adresowanie Adres IPv4 32-bitowy numer binarny, podzielonym na cztery 8-bitowe oktety Zakres: 0.0.0.0 do255.255.255.255. Każdy adres IP składa się z dwóch części: Adresu sieci Adresu hosta Klasy adresów IP: A,B,C i D skorelowane z wielkimi, średnimi i małymi sieciami Klasa A Dedykowana dla wielkich sieci NNN.HHH.HHH.HHH (0nnnnnnn.hhhhhhhh.hhhhhhhh.hhhhhhhh) Pierwszy bit adresu klasy A obligatoryjnie równy 0 Ograniczenie liczby sieci klasy A do 127 Zakres adresów klasy A: 1.0.0.0 do126.0.0.0 (16 777 214 hostów) NNN.0.0.0 zarezerwowany dla identyfikacji sieci NNN.255.255.255 broadcast 127.0.0.0 zarezerwowany do testowania pętli 19
TCP/IP IPv4 - Adresowanie Klasa B Dedykowana dla sieci dużych i średnich NNN.NNN.HHH.HHH (10nnnnnn.nnnnnnnn.hhhhhhhh.hhhhhhhh) Pierwsze dwa bity adresu klasy B obligatoryjne równe 10 Ograniczenie liczby sieci klasy B do 16 382 Zakres adresów klasy B: 128.1.0.0 do 191.254.0.0 (65 534 hostów) NNN.NNN.0.0 - zarezerwowany dla identyfikacji sieci NNN.NNN.255.255 broadcast Klasa C Dedykowana dla małych sieci NNN.NNN.NNN.HHH (110nnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.hhhhhhhh) Pierwsze trzy bity adresu klasy C obligatoryjnie równe 110 Ograniczenie liczby sieci klasy C do 2 097 150 Zakres adresów klasy C: 192.0.1.0 do223.255.254.0 (254 hosty) NNN.NNN.NNN.0 - zarezerwowany dla identyfikacji sieci NNN.NNN.NNN.255 - broadcast TCP/IP IPv4 - Adresowanie Klasa D Dedykowana do transmisji typu multicast XXX.XXX.XXX.XXX (1110xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx) Pierwsze cztery bity adresu klasy D obligatoryjnie równe 1110 Zakres adresów klasy D: 224.0.0.0 do 239.255.255.254 Klasa D nie posiada identyfikacji sieci Jest używana w sieciach prywatnych Klasa E Zarezerwowana dla celów badawczych przez IETF RRR.RRR.RRR.RRR (1111xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx) Pierwsze cztery bity adresu klasy E obligatoryjnie równe 1111 Zakres adresów klasy E: 240.0.0.0 do 255.255.255.255 Klasa E nie posiada identyfikacji sieci Jest używana w sieciach prywatnych 20
TCP/IP IPv4 - Podsieci TCP/IP IPv4 - Podsieci Pierwotnie hierarchia adresów w sieci IP dwupoziomowa: numer sieci, numer hosta. Niewystarczające dla rozległych, rozproszonych sieci LAN Dodatkowy poziom adresowania podsieć wydzielenie z adresy hosta bity, zarezerwowane dla numeru podsieci. Procedura tworzenia podsieci: Przypisanie adresu globalnego sieci do każdego hosta, podsieci nie są używane. Użycie jednego numeru sieci dla całej organizacji, przypisanie numerów hostów bez względu na ich przynależność do danej sieci LAN( transparentne podsieci"). Użycie pojedynczego numeru sieci oraz części adresu hosta dla przypisania numerów podsieci do sieci lokalnych, używając pseudoadresu zwanego maską podsieci. Przykład: Maska: 11111111.11111111.11111111.11000000 (255.255.255.192) daje 64 możliwe adresy hostów 2 zarezerwowane 21
TCP/IP IPv4 - Podsieci Klasa B Klasa C TCP/IP IPv4 Podsieci przykład klasy C 22
TCP/IP IPv6 128 bitowy system adresowania bardziej efektywny nagłówek (opcje, aplikacje) brak sumy kontrolnej Etykieta QoS zabezpieczenie przed fragmentacją datagramów mechanizmy identyfikacji i szyfrowania TCP/IP DNS, DHCP DNS Konwencja nazw internetowych - koncepcji domen. Nazwa domeny składa się z kombinacji prostych słów Nazwa domeny przypisana do adresu IP. Hierarchia domen może być reprezentowana za pomocą grafu Każdy węzeł grafu reprezentuje domenę. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Dynamiczny przydział adresu IP z puli adresów Możliwy przydział statyczny adresu Proces przydziału i zwolnienia adresu: 1. DHCP discover (client) 2. DHCP offer forwarding (host) 3. DHCP request (client) 4. DHCPAck or DHCPNack(host) 5. Usage of leased IP address 6. DHCP decline (client) 23
TCP/IP Przykład topologii 24