INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK ÉS ALKALMAZÁSOK

INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK ÉS ALKALMAZÁSOK INTERNET Pašić Alija BME Távközlési és Médiainformatikai Tanszék MTA-BME Lendület Jövő Internet Kutatócsoport

2

Az Internet napjainkban

3

ALAPFOGALMAK Internet architektúra TCP/IP protokoll hierarchia Beágyazódás

4

Az Internet

Forrás: Kurose, James F., and Keith W. Ross. Computer networking: a top-down approach (6th edition), 2013

5

Internet - Szolgáltatások • Kommunikációs infrastruktúra • Elosztott alkalmazások

megjelenését teszi lehetővé: • Web, email, játékok, e-

kereskedelem, fájl megosztás

router

számítógép

szerver

mobil

lokális ISP

• Alkalmazások számára nyújtott

kommunikációs szolgáltatás:

regionális ISP

• Kapcsolat nélküli megbízhatatlan • Kapcsolat-orientált megbízható

céges hálózat

6

Internet - Építőkövek • több millió számítási kapacitás

összeköttetése: host = végberendezés • futó hálózati alkalmazások • kommunikációs linkek

router

számítógép

szerver

mobil

lokális ISP

• Optika, réz, rádió, műhold • Adatátviteli sebesség =

regionális ISP

sávszélesség

• routerek: csomagokat (adat

darabkákat) továbbítanak céges hálózat

7

Internet - Építőkövek • protokollok vezérlik az

üzenetek küldését és fogadását • Pl., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP

• Internet: “hálózatok hálózata” • Lazán hierarchikus a telefonhálózathoz képest • Publikus Internet vs privát intranet • Internet szabványok • RFC: Request for comments • IETF: Internet Engineering Task Force

router

számítógép

szerver

mobil

lokális ISP

regionális ISP

céges hálózat

8

Internet – A hálózat széle (edge) Végkészülékek közötti kommunikációs módok

• Végkészülék (host): • Alkalmazásokat futtat • pl. Web, email • a “hálózat szélén” • Kliens/szerver modell: • A kliens host kéri és fogadja a mindig on-line szerver szolgáltatásait • pl. Web böngésző/szerver; email kliens/szerver • Peer-to-peer modell: • minimális (vagy nincs) szerver kommunikációs • Pl. Skype

9

Internet – A hálózat belseje (core) Gerinchálózat

• Összekötött routerek

szövevényes hálózata • az alap kérdés: hogyan továbbítsuk az adatot a hálózaton keresztül? • áramkörkapcsolás: hívásonként

hozzárendelt áramkör • csomagkapcsolás: az adatot feldarabolva küldjük át a hálózaton

10

Internet – IP routerek Útvonalválasztók

11

Internet - Protokollok • a protokoll meghatározza az üzenetek formáját,

küldésének és vételének sorrendjét a kommunikációs entitások között, azok átvitelekor és vételekor végrehajtandó operációkat

Emberi protokollok: • “mennyi az idő?” • “szeretnék kérdezni valamit” • kezdeményezés • … meghatározott üzenetek • … valamilyen válaszreakció az üzenet vételekor

Hálózati protokollok: • Emberek helyett gépek • Minden kommunikációt az Interneten protokollok vezérelnek

12

Protokollok

13

INTERNET Hálózatok hálózata

14

A hálózatok hálózata • Lokális hálózatok kialakulása után felmerült, az igény és

az öltet, hogy ezeket a hálózatokat össze kéne kötni. • 1972-1983: Internetworking – hálózatok összekapcsolása

• Vint Cerf and Bob Kahn internetworking alapelvei: • Minimalizmus, autonómia – nem szükséges a hálózatok összekapcsolásához a hálózat belső működését megváltoztatni, • Gyakorlatilag a mai Internet architektúráját határozták

meg.

15

Internet – Hálózatok hálózata Csomagok több hálózaton haladnak keresztül (tracert)

local ISP

Tier 3 ISP

local local ISP ISP Tier-2 ISP

local ISP

Tier-2 ISP

Tier 1 ISP NAP

Tier 1 ISP Tier-2 ISP local local ISP ISP

Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP

Tier-2 ISP local ISP

16

Internet – Autonóm rendszerek (AS) AS hierarchia

• AS - azonos elv szerint működő eszközök, közös

felügyeIet (ISP-Internet Service Provider) • Minden azonos szintű AS egyenlő, de vannak AS-ek, melyek egyenlőbbek • Különböző szerepű AS-ek: content, transit, eyeball

Forrás: http://asrank.caida.org

17

Internet – Autonóm rendszerek (AS) AS-ek közötti útvonalválasztás path-vektor alapon (Border Gateway Protocol)

• Útválasztási preferencia (routing policy): • egy ISP AS-AS szintű üzleti stratégiájának leképezése útválasztási szabályokra • A bonyolult útválasztási preferenciák kifejezéséhez

hatékony útválasztási protokoll szükséges (BGP) • Két AS tipikusan vagy tranzit vagy peer kapcsolatot hoz létre • tranzit: globális internet-hozzáférés pénzért • peer: „ingyen” adatcsere a két szolgáltató és azok összes

előfizetője között

18

Internet – Tier 1 ISP-k Hierarchiában legfelső hálózatok (Tier1)

• Lazán hierarchikus • középpontban: “Tier-1” ISPs (Internet Service Provider) (pl., MCI, Sprint, AT&T, Cable and Wireless), nemzeti/nemzetközi lefedettség • Egymást egyenlőnek tekintik

Tier-1 szolgáltatók társ (peer) összekötteté seket valósítanak meg (privát)

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

NAP

Tier 1 ISP

Tier-1 szolgáltatók publikus hálózat hozzáférési pontokon (NAPs) is kapcsolódhatnak

19

Internet – Tier 1 ISP-k Legnagyobb AS-ek és az őket felügyelő ISP-k

• Egy ISP több AS-t is felügyelhet

Forrás: http://asrank.caida.org

20

Internet – Tier 1 ISP-k Sprint amerikai gerinchálózata DS3 (45 Mbps) OC3 (155 Mbps) OC12 (622 Mbps) OC48 (2.4 Gbps)

Seattle Tacoma

Stockton San Jose

Cheyenne Kansas City

New York Pennsauken Relay Wash. DC

Chicago Roachdale

Anaheim Atlanta Fort Worth Orlando

21

Internet – Tier 2 ISP-k Kisebb (gyakran regionális) ISP-k

• Egy vagy több tier-1 ISP-hez kapcsolódnak, esetleg

más tier-2 ISP-khez

Tier-2 ISP • Tier-2 ISP-k Tier-2 ISP fizetnek a tier-1 Tier 1 ISP ISP-knek, hogy NAP hozzáférjenek az Internet többi részéhez (tranzit) • tier-2 ISP vásárlója Tier 1 ISP Tier 1 ISP (customer) a tier-1 szolgáltatónak Tier-2 ISP Tier-2 ISP (provider)

Tier-2 ISP-k privát módon egymás között is összeköttetés létesíthetnek (peer), vagy a NAP-pal is Tier-2 ISP

22

Internet – Tier 3 ISP-k Helyi és Tier 3 ISP-k

• Utolsó hop (“hozzáférési”) hálózat (a végpontokhoz

legközelebb) local ISP Helyi és tier- 3 ISP-k vásárlói magasabb tier ISP-knek, hogy összekacsolják őket az Internet többi részével (tranzit)

Tier 3 ISP

local ISP

Tier-2 ISP

local ISP

local ISP Tier-2 ISP

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP local ISP


NAP

Tier 1 ISP Tier-2 ISP local ISP


23

Megoldandó problémák Jövő Internet kutatásoknak többek között ezekre kell választ adniuk

• „Best effort” rendszer: • http://www.cnet.com/news/how-pakistan-knocked-youtube-offlineand-how-to-make-sure-it-never-happens-again/

• Skálázhatósági problémák: • http://index.hu/tech/2014/08/15/megint_betelt_az_internet/ • Folyamatos fenyegetések: • http://index.hu/tudomany/2014/08/18/a_capak_megtamadtak_az_in ternetet/

24

Internet – Protokollok Egyszerű SMTP (Simple Mail Transfer Protokol) protokoll • • • • • • • • • • • • • • •

S: 220 hamburger.edu C: HELO crepes.fr S: 250 Hello crepes.fr, pleased to meet you C: MAIL FROM: S: 250 [email protected]... Sender ok C: RCPT TO: S: 250 [email protected] ... Recipient ok C: DATA S: 354 Enter mail, end with "." on a line by itself C: Do you like ketchup? C: How about pickles? C: . S: 250 Message accepted for delivery C: QUIT S: 221 hamburger.edu closing connection

25

Régeges reprezentáció • Hálózatot rétegesen szokták reprezentálni (Protokoll

hierarchia vagy OSI modell) • Miért jó, komplex folyamatokat így reprezentálni ? • Repülőút példája.


26

Régeges reprezentáció


27

Internet – Protokoll hierarchia Miért réteges szerkezet?

• Komplex rendszerek kezelése: • explicit struktúra könnyebbé teszi a komplex rendszer alkotóelemeinek azonosítását, azok közötti kapcsolatok felderítését • Érvek a réteges referencia modell

mellett

alkalmazási szállítási hálózati

• Modularizáció megkönnyíti a

karbantartást, illetve a rendszer frissítését • A réteg szolgáltatásának (annak implementációjának) megváltozása nem észrevehető a rendszer többi eleme számára (pl. szekrény fiókja kicserélhető a szekrény kicserélése nélkül)

adatkapcs. fizikai

• Pl.: egy eljárás megváltoztatása nincs

hatással a rendszer többi részére

28

Internet – Protokoll hierarchia TCP/IP protocol stack • Alkalmazási réteg: hálózati

alkalmazások támogatása • FTP, SMTP, HTTP

• Szállítási réteg: végpont-végpont

közötti adatátvitel

alkalmazási szállítási

• TCP, UDP

• Hálózati réteg: üzenetek

továbbítása a forrás és cél routerek között • IP, útvonalválasztó algoritmusok

hálózati adatkapcs.

• Adatkapcsolati réteg: adatok

továbbítása szomszédos hálózati elemek között • PPP, Ethernet • Fizikai réteg: a bitek a vezetéken,

moduláció

fizikai

29

Internet – Beágyazódás Encapsulation – Minden réteg hozzáadja a saját fejlécét üzenet szegmens H t csomag H H n t keret Hl Hn Ht

M M M M

alkalmazási forráscsomópont transzport hálózati adatkapcsolati fizikai M

Hl Hn Ht

adatkapcs fizikai

M

Hl Hn Ht

kapcsoló

M Ht

M

Hn Ht

M

Hl Hn Ht

M

célcsomópont

Hn Ht

M

alkalmazási transzport hálózati adatkapcsolati fizikai

Hl Hn Ht

M

hálózati adatkapcs fizikai

Hn Ht

M

Hl Hn Ht

M

IP útvonalválasztó

30

alkalmazási szállítási hálózati adatkapcs. fizikai

ALKALMAZÁSI RÉTEG Folyamatok kommunikációja Transzport követelmények a szállítási réteg felé Domain Name System

31

Hálózati alkalmazások Programok készítése • Különböző végberendezéseken

futnak • Hálózaton keresztül kommunikálnak

application transport network data link physical

• Pl.: Web szerver szoftver

kommunikál a böngészővel

• Maghálózat nem futtat

felhasználói alkalmazás kódot • A végberendezéseken történő application transport network data link physical

alkalmazás fejlesztés gyors fejlődést és elterjedést tesz lehetővé.


32

Hálózati kommunikáció Folyamatok (process) kommunikálnak • Folyamat:

végberendezésen futó program • Azonos végberendezésen

belül két folyamat egymással közvetlenül kommunikál (az operációs rendszer által meghatározott módon). • Különböző végberendezéseken futó folyamatok üzenetekkel kommunikálnak

• Kliens folyamatok • kezdeményezik a kommunikációt. • Szerver folyamatok • várják, hogy kapcsolódjanak hozzájuk. • Peer-to-peer architektúra • Az alkalmazások mind szerver, mind kliens folyamatokat futtatnak

33

Hálózati kommunikáció Csatlakozókon (socket) keresztül, port szám alapján • A folyamatok a socketeken

keresztül küldenek / fogadnak üzeneteket • Socket – ajtó analógia • A küldő folyamat az ajtón

keresztül kilöki az üzenetet • A küldő folyamat függ az ajtó túloldalán lévő szállítási folyamattól, amely eljuttatja az üzenetet a fogadó folyamatához

Végkészülék vagy szerver

Végkészülék vagy szerver

process

Alkalmazás fejlesztő vezérli

process socket

socket TCP bufferekkel, változók

• De honnan tudja, hol van az

a másik folyamat?

TCP bufferekkel, változók

Internet

Operációs rendszer vezérli

IP cím azonosítja a hosztot, a port szám azonosítja a hoszton belül a folyamatot! Pl. HTTP: 80, SMTP: 25, SSH: 22

34

Domain Name System (DNS) IP cím és nevek közötti hozzárendelésért felelős • Internet hoszt, router azonosító: • IP cím (jelenleg 32 bit, de IPv6 már 128 bit hosszú) – a csomagok címzésére használjuk • Név: www.lendulet.tmit.bme.hu – az emberek által használt azonosító • Domain Name System: • Név / IP cím fordítás • A végberendezés, routerek, név szerverek kommunikálnak annak érdekében,

hogy feloldják a neveket • Maghálózati funkció, de alkalmazási rétegben implementálva (tartsuk a

komplexitást a hálózat szélein!) • További szolgáltatások: • Végberendezések alternatív néven történő hivatkozása (aliasing), e-mail

szerverek altervatív néven történő hivatkozása, terhelés megosztás, stb. • Elosztott adatbázis (név szerverek) a különböző neveknek megfelelő

hierarchiába rendezve • Nem centralizált, mert: single point of failure, a forgalom intenzitás nagy lenne,

karbantarthatóság… egyszerűen nem skálázódna!

35

Domain Name System (DNS) Elosztott, hierarchikus adatbázis Root DNS Servers

com DNS servers yahoo.com amazon.com DNS servers DNS servers

org DNS servers pbs.org DNS servers

edu DNS servers poly.edu umass.edu DNS serversDNS servers

• A kliens a www.lendulet.tmit.bme.hu címet keresi (első ötlet) • Megkérdez egy root szervert, hogy hol találja a .hu DNS szervert • Megkérdezi a .hu szervert, hogy hol találja a bme.hu DNS szervert • Megkérdezi a bme.hu szervert, hogy hol találja a tmit.bme.hu DNS szervert • Végül megkérdezi a tmit.bme.hu szervert, hogy mi a lendulet.tmit.bme.hu szerver gép IP címe

36

Domain Name System (DNS) Helyi név szerverek (a végberendezés hálózatában!) • Nem tartoznak szigorúan a hierarhiához • Minden ISP (Internet szolgáltató) van (akárcsak cégeknek, egyetemeknek, stb.) • Más néven ők az elsődleges név szerverek “default name server” • Amikor egy végberendezés címfeloldást kér a DNS

rendszertől, akkor a kérését a helyi DNS szervernek küldi • Továbbító pontként (proxy) viselkedik, és továbbítja a kérést a

hierarchiába

37

Domain Name System (DNS) Hiteles (szerver hálózatában!) és top level domain név szerverek • Authoritative (hiteles) DNS szerverek: • Cégek DNS szerverei • Hiteles végberendezés – IP cím megfeleltetéseket tartalmazza a cég

web, e-mail, stb. szervereinek • Mind az adott cég, mind pedig a hálózat szolgáltató nyújthatja

• Top-level domain (TLD) szerverek • A com, org, net, edu, etc, és minden top-level ország domain nevéért felelősek, pl.: uk, fr, ca, jp. • „Network solutions „ tartja karban a com TLD szervereket • „Educause” az edu TLD szervereket • Stb.

38

Domain Name System (DNS) Root név szerverek a Verisign, Dulles, VA c Cogent, Herndon, VA (also Los Angeles) d U Maryland College Park, MD k RIPE London (also Amsterdam, Frankfurt) g US DoD Vienna, VA i Autonomica, Stockholm (plus 3 other locations) h ARL Aberdeen, MD j Verisign, ( 11 locations)

m WIDE Tokyo e NASA Mt View, CA f Internet Software C. Palo Alto, CA (and 17 other locations)

világszerte 13 root szerver b USC-ISI Marina del Rey, CA l ICANN Los Angeles, CA

• A végberendezés a helyi név szervert keresi, a helyi név

szerverek pedig kapcsolatba lépnek a root szerverrel, ha nem tudnak egy nevet feloldani • Root név szerver: • Felkeresi a hiteles név szervert ha a megfeleltetést nem ismeri • Elkéri a címfeloldást (rekurzív lekérdezés) • Visszaküldi a megfeleltetés a helyi név szervernek

39

DNS példa - iteratív lekérdezés (hogy van ez) A cis.poly.edu a gaia.cs.umass.edu IP címét szeretné tudni root DNS szerver

2 3

TLD DNS szerver 4

•

5 helyi DNS szerver dns.poly.edu

1

6

7

8

A megkérdezett szerver a következő megkérdezendő szerver nevét adja vissza • „Nem ismerem azt a címet, de kérdezd őt”

authoritative DNS szerver dns.cs.umass.edu

Kérő végberendezés cis.poly.edu gaia.cs.umass.edu

40

DNS példa – rekurzív lekérdezés A cis.poly.edu a gaia.cs.umass.edu IP címét szeretné tudni root DNS server

2

3 7

6 TLD DNS server

local DNS server dns.poly.edu

1

5

4

8 authoritative DNS server dns.cs.umass.edu

requesting host cis.poly.edu gaia.cs.umass.edu

•

A névfeloldást a megkérdezett név szerverre bízza

41

Hálózati kommunikáció Transzport (szállítási) réteg szolgáltatás követelmények • Adatvesztés • Néhány alkalmazás (pl. audio) bizonyos veszteséget képes tolerálni • Más alkalmazások (pl. fájl átvitel) 100% megbízható átvitelt kíván • Időzítés • Néhány alkalmazás (pl. Internet telefónia, interaktív játékok) kis késleltetés igényelnek, hogy hatékonyak legyenek • Sávszélesség • A multimédia alkalmazások számára minimális sávszélességet kell biztosítanunk, hogy élvezhetőek legyenek • Más „elasztikus” alkalmazások a rendelkezésükre álló sávszélességet használják • Alkalmazás példák: • Web/e-mail: adatvesztés nem lehet, nincs időzítés követelmény, elasztikus • Valós idejű audio/video: vesztés tűrő, max. kb. 100 msec késleltetés engedhető meg, kb. 1 MBps minimális sávszélesség szükséges

42


SZÁLLÍTÁSI RÉTEG Szállítási réteg feladatai TCP kapcsolatfelépítés

43

Szállítási réteg feladatai • Logikai kommunikációt valósít

meg a különböző végberendezésken futó alkalmazás folyamatok között • Szállítási protokollok a végberendezéseken futnak • Adó oldal: feldarabolja az

alkalmazás üzeneteit szegmensekbe, és átadja a hálózati rétegnek • Vevő oldal: újra összeállítja a szegmenseket üzenetekké, és átadja az alkalmazás rétegnek

application transport network data link physical network data link physical

network data link physical



network data link physical application transport network data link physical

• Több különböző szállítási

rétegbeli protokoll az Interneten (a szállítási követelményeknek megfelelően): TCP és UDP

44

Szállítási réteg által nyújtott szolgáltatások TCP (Transmission Control Protocol) és UDP (User Datagram Protocol) • UDP (datagram) szolgáltatás: • Megbízhatatlan adattovábbítás a küldő és fogadó folyamatok között • NEM biztosít: kapcsolat felépítést, megbízhatóságot, folyamvezérlést, torlódás vezérlést, időzítést, vagy sávszélesség garanciát • Akkor minek is? • Gyors, állapotmentes, kis szegmens fejléc, olyan gyorsan önti az adatokat,

ahogy tudja

• TCP szolgáltatás: • Megbízható átvitel a küldő és fogadó folyamatok között • Kapcsolat orientált: kapcsolat felépítés szükséges a kliens és szerver folyamatok között • Folyam vezérlés (flow control): a küldő nem fogja elárasztani a vevőt • Torlódás vezérlés (congestion control): visszafogja az adót, ha a hálózat túlterhelt • NEM biztosít: időzítés, minimális sávszélesség garancia

45

TCP kapcsolat menedzsment Háromutas kézfogás (three-way handshake) • 1. lépés: a kliens SYN

szegmenst küld a szervernek

Kliens

• inicializálja a sorszámot (SEQ) • nem tartalmaz adatot

• 2. lépés: szerver megkapja

a SYN szegmenst, SYN/ACK szegmenssel válaszol

Szerver SYN

SEQ # 1,000 Window 8,760 bytes Max segment 1,460 bytes SYN(ACK)

• szerver lefoglalja a buffert

SEQ # 3,000 ACK # 1,001 Window 8,760 bytes Max segment 1,460 bytes

• inicializájla a szerver oldali

sorszámot (SEQ) • 3. lépés: kliens megkapja a

ACK # 3001

ACK

SYN/ACK szegmenst, ACK szegmenssel válaszol • adatot tartalmazhat

46


HÁLÓZATI RÉTEG Hálózati réteg feladatai IP címek felépítése, csomagtovábbítási döntés Útvonalválasztó algoritmusok szerepe

47

Hálózati réteg feladatai • Logikai kommunikáció az adó

gép és a vevő végberendezése között • Adó oldal: beágyazza a szegmenst

csomagokba • Vevő oldal: átadja az összeállított szegmenseket a szállítási rétegnek




• Hálózati réteg protokollok minden

végberendezésbe és útvonalválasztóban • IP útvonalválasztók (router) megvizsgálják minden áthaladó IP csomag fejlécét!!!





48

Hálózati szinten egyetlen protokoll

• Csak egy protokoll az Internet

szinten (Internet Protocol, IP) • Megbízhatatlan kommunikációs

szolgáltatás („best effort”)

• Telefon hálózat: buta terminálok,

intelligens hálózat • Internet: buta hálózat, intelligens terminálok (Vint Cerf és Bob Kahn alapelvei) • IP cím a végpontokat azonosítja • 152.66.244.224 = lendulet.tmit.bme.hu • DNS címfordítás a név-cím párok

feloldásra



• Skálázódási gondokhoz vezethet

Hálózati réteg – Az IP homokóra


49

IP címek felépítése Interfészek azonosítása

• IPv4 cím: 32-bit hosszú

router/végberendezés interfész azonosító • interfész: a router / végberendezés és a fizikai link közötti kapcsolat

223.1.1.1 223.1.2.1 223.1.1.2 223.1.1.4

223.1.2.9 223.1.2.2

223.1.3.27

223.1.1.3

• Egy routernek tipikusan több

interfésze van • A hosztnak átlalában egy

223.1.3.2

223.1.3.1

interfész • Minden interfész saját IP címmel rendelkezik 223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001 223

1

1

1

50

IP címek felépítése Alhálózat azonosítása (prefix) • IP cím: • Alhálózati rész (prefix) (nagy helyiértékű bitek) • Végberendezés rész (alacsony helyiértékű bitek) • Mi az az alhálózat? • Készülék interfészek azonos alhálózati résszel az IP címben • Fizikailag képesek egymást elérni routerek közbeiktatása nélkül • Az alhálózatok meghatározásához válasszuk le az interfészeket a routerektől, melyek izolált szigeteket hoznak létre. Minden sziget egy alhálózat lesz.

223.1.1.0/24

223.1.2.0/24

223.1.1.1 223.1.2.1 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.1.3

223.1.2.9

223.1.3.27

223.1.2.2

subnet 223.1.3.1

223.1.3.2

223.1.3.0/24

Három alhálózatból álló hálózat

Alhálózati maszk (pl.: /24): az IP cím alhálózati részének hosszát határozza meg

51

Útvonalválasztás és csomagtovábbítás Csomagtovábbítás (forwarding): a csomagot a router megfelelő bemenetéről a megfelelő kimenetére továbbítja

•

•

•

Lokális továbbítási tábla (forwarding information base, FIB) alapján

Útvonalválasztó algoritmus Lokális továbbítási tábla Fejléc érték Kimenő link 0100 0101 0111 1001

3 2 2 1

Útvonalválasztás (routing): a csomagok adótól vevőig való útját határozza meg • Cél: minimális költségű útvonal

megtalálása, ahol a költség • Hop-ok száma • Link adminisztratív költsége vagy

Fejlécben lévő érték 0111

1 3 2

fizikai hossza • Megbízhatóság • Késleltetés • Üzleti érdekek alapján (policy routing)

52

Útvonalválasztó algoritmusok osztályozása • Statikus vagy dinamikus • statikus: kézi bejegyzések, sosem frissül automatikusan • dinamikus: a routerek megosztják a hálózati topológiára vonatkozó információt (továbbítási tábla automatikus készítése ezek alapján) • Elosztott vagy központosított • elosztott: a routerek topológialeírókat cserélnek és egyenként állítanak FIBet • központosított: dedikált szerver (routeszerver, SDN controller) állítja a FIBeket • Egyutas vagy többutas • single path: minden célállomáshoz egy utat ismer a router • multi-path: több út van letárolva egy-egy célállomáshoz • Egyszintű vagy hierarchikus • flat: globális tudás, minden router ismer mindenkit a hálózatban • hierarchikus: ha a cél hálózaton kívül, routerek az alapértelmezet átjáróhoz továbbítódnak • Hop-by-hop vagy forrás útvonalválasztás • hop-by-hop: a routerek csak arról döntenek melyik legyen a következő hop • Source routing: a teljes útvonalat a forrás határozza meg • Intra- vagy inter-domain • Inter-domain: tartományok (AS-ek) közötti • Intra-domain: tartományon belüli

53

Útvonalválasztó algoritmusok osztályozása Internet: dinamikus, elosztott, egyutas, hierarchikus • Út-vektor alapú vagy link-állapot alapú • Link-állapot alapú • minden router teljes hálózati képet lát, ebben futtat Dijkstra algoritmust • tartományon belül legrövidebb út (Internet intra-domain routing)

• Út-vektor • nincs globális topológia információ, csak adott cél felé vezető (pl.

legrövidebb) úton melyik a következő interfész • tartományok közötti útvonalválasztás (Internet inter-domain routing)

• Dinamikus elosztott útvonalválasztás menete • Szomszédos routerek felfedezik egymást • A routerek megosztják egymás közt a topológiával vagy a lehetséges útvonalakkal kapcsolatos információikat (routing state) • A hálózatleíró információkat a szomszédos routerek folyamatosan frissítik (így egy elosztott routing state adatbázist fenntartva) • Minden router minden általa ismert prefixre kiválasztja a legjobb útvonalat • A legjobb útvonal next-hop-ját letölti a FIBbe

54

IP továbbítási (forwarding) döntés Longest prefix match

•

Találd meg a célcímre leghosszabban illeszkedő prefixet Küldd ki az adott prefixhez bejegyzett interfészen (útvonalválasztó algoritmus segítségével meghatározva) Prefix fa adatstruktúra (gyors keresést és jó tömöríthetőséget biztosít) 32

Prefix hossza

• •

Leghosszabban illeszkedő prefix 128.9.176.0/24

24

Default router bejegyzés 128.9.16.0/21 128.9.172.0/21 142.12.0.0/19 128.9.0.0/16 65.0.0.0/8 0.0.0.0/0

8

0

128.9.16.14

232-1

55


ADATKAPCSOLATI RÉTEG Adatkapcsolati réteg feladatai, szolgáltatások Címfeloldás (Address Resolution Protocol)

56

Adatkapcsolati réteg feladatai • Az adatkapcsolati réteg

feladata, hogy a kereteket továbbítsa szomszédos csomópontok között • Keretekbe ágyazza a csomagokat

• Modellezési terminológia: • Végberendezések és routerek csomópontok • A kommunikációs csatornák (linkek) melyek szomszédos csomópontokat kötnek össze az útvonal mentén • Vezetékes, vezetéknélküli, LAN, stb.

“link”

57

Adatkapcsolati réteg által nyújtott szolgáltatások • Keretezés, link hozzáférés • Beágyazza a csomagot a keretbe, fejlécet (farok részt) ad hozzá • Közeghozzáférés (osztott közeg esetén) • MAC címeket alkalmazza a keret fejlécben a forrás és cél azonosítására (nem az IP címet!) • Megbízható átvitel szomszédos csomópontok között • Szállítási réteghez hasonlóan • Ritkán alkalmazzák kis vesztésű linkeken (optika, csavart érpár) • Vezetéknélküli linkek: nagy vesztési arány • Folyam vezérlés • Megfelelő adási távolság szomszédos adó és vevő csomópontok között • Hiba detektálás • Hibák keletkezhetnek zaj, illetve jel torzulás miatt • A vevő detektálja, ha hiba történt, értesíti az adót, hogy adja újra • Hiba javítás • A vevő azonosítja és javítja a hibás bite(ke)t • Half-duplex és full-duplex • Half-duplex átvitel esetén is mindkét végpont adhat, de nem azonos időben

58

Adatkapcsolati réteg Ethernet (MAC) címek • MAC (vagy LAN vagy fizikai vagy Ethernet) cím: • Keretek továbbítása egy interfésztől egy másik fizikai összeköttetésben (azonos alhálózatban) lévő interfészhez • 48 bites MAC cím (a legtöbb LAN esetén) az adapter ROM-ba égetve 1A-2F-BB-76-09-AD

Broadcast cím = FF-FF-FF-FF-FF-FF

71-65-F7-2B-08-53

LAN (vezetékes v. vezeték nélküli)

= adapter, a LAN-on minden adapternek egyedi LAN címe 58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

59

Address Resolution Protocol (ARP) Hogyan határozzuk meg a vevő MAC címét, ha csak az IP címét ismerjük?

• Minden IP csomópont (végberendezés, router) a LAN-on

rendelkezik ARP táblával • ARP tábla: IP/MAC cím párok néhány LAN csphoz • < IP address; MAC address; TTL>

237.196.7.78

• TTL (Time To Live): lejárati idő

1A-2F-BB-76-09-AD

237.196.7.23 • A kommunikálni akar B-vel • B címe nincs az ARP táblában LAN • Broadcast ARP kérés B IP címével • Cél MAC cím= FF-FF-FF-FF-FF-FF, 71-65-F7-2B-08-53 mindenki megkapja a LAN-on • B válaszol a saját MAC címével A-nak

237.196.7.14

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

237.196.7.88

60

Border Gateway Protocol (BGP) Policy (üzleti preferencia) alapú útvonalválasztás BGP Frissítések vétele

Az attribútum Értékek alapján

Bemeneti policyk Legjobb út alkalmazása kiválasztása

Utak szűrése & Attribútumok állítása

BGP Frissítések hirdetése Legjobb út tábla

Legjobb utakhoz Tartozó tábla Bejegyzések mentése IP Továbbítási tábla

Kimeneti policyk alkalmazása

Utak szűrése & Attribútumok állítása

INFOKOMMUNIKÁCIÓS RENDSZEREK ÉS ALKALMAZÁSOK

Recommend Documents