Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Τεχνολογίες Διαδικτύου National Technical University of Athens.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Τεχνολογίες Διαδικτύου National Technical University of Athens."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Τεχνολογίες Διαδικτύου National Technical University of Athens

2 Τεχνολογίες Διαδικτύου Περίληψη Μαθήματος  Βασικές Αρχές του Διαδικτύου (Internet)  Στοίβα πρωτοκόλλων TCP/IP  Πρωτόκολλα Δρομολόγησης IP  Πρωτόκολλα Ελέγχου Συμφόρησης  Ασφάλεια στο Διαδίκτυο  Υπηρεσία Πολλαπλών Προορισμών στο Διαδίκτυο  Ποιότητα Υπηρεσίας στο Διαδίκτυο  Μεταγωγή Εττικέτας Πολλαπλών Πρωτοκόλλων  Αλγόριθμοι προγραμματισμού εκπομπής πακέτων και διαχείρισης ενταμιευτών στο Διαδίκτυο  Εφαρμογές και υπηρεσίες Διαδικτύου

3 Τεχνολογίες Διαδικτύου Αρχές Διαδικτύου

4 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Σύνοψη  1Αρχές διαδικτύου  1.1Αναδρομή – εισαγωγή  1.2Πρωτόκολλα TCP/IP  1.2.1Διαστρωμάτωση  1.2.2Μέσα Μετάδοσης  1.3Το πρωτόκολλο IP  1.3.1Δρομολόγηση IP  1.3.2Τάξεις Διευθύνσεων IP  1.3.3Το πρωτόκολλο ICMP  1.4Πρωτόκολλα Στρώματος Μεταφοράς  1.4.1Πρωτόκολλο Ελέγχου Μετάδοσης (Transmission Control Protocol, TCP)  1.4.2Πρωτόκολλο Πακέτων Χρήστη (User Datagram Protocol, UDP)  1.5Η εξέλιξη της Τεχνολογίας του Διαδικτύου  1.5.1Το Διαδίκτυο Σήμερα  1.5.2Το Διαδίκτυο Επόμενης Γενιάς  IPv6

5 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Αναδρομή (1)  1968: εγκαταστάθηκε το πρώτο δίκτυο μεταγωγής πακέτου (ARPANET) το οποίο είχε 4 κόμβους  Το Διαδίκτυο ξεκίνησε ως ένα πείραμα χρηματοδοτούμενο από το Υπουργείο Εθνικής Αμύνης των Η.Π.Α.  Το ARPANET περιελάμβανε στρατιωτικούς, πανεπιστημιακούς και ερευνητικούς τόπους (sites)  1971: απλώθηκε σε όλες τις Η.Π.Α  1972: To APRANET χρησιμοποιούσε το Network Control Protocol (NCP) για μεταφορά δεδομένων  1973: Πρώτη χρήση του όρου Internet  1979: Το APRANET είχε 200 κόμβους  1983: Εφαρμογή του πρωτοκόλλου TCP/IP  Αντικατέστησε το NCP  562 κόμβοι

6 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Αναδρομή (2)  1984: Το ARPANET χωρίστηκε σε 2 δίκτυα: Το MILNET για στρατιωτική χρήση και το ARPANET για έρευνα  1986: Δημιουργήθηκε ο οργανισμός Internet Engineering Task Force (IETF)  1987: το National Science Foundation (NSF) χρηματοδότησε τη δημιουργία ενός δικτύου που συνέδεσε τα έξι διεθνή κέντρα υπολογιστών που είχαν δημιουργηθεί  Αυτό το δίκτυο ονομάστηκε NSFNET και σύνδεσε 13 τοποθεσίες χρησιμοποιώντας υψηλής ταχύτητας μισθωμένες τηλεφωνικές γραμμές  Το NSFNET αποδείχτηκε τόσο επιτυχημένο που τελικά αντικατέστησε το APRANET, το οποίο έκλεισε το 1990  1992: World-Wide Web  : περίπου 50εκατ. υπολογιστές στο Διαδίκτυο, 100εκατ. χρήστες, ζεύξεις δικτύου κορμού στο 1Gpbs

7 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Διαδίκτυο (Internet)  Mέσο προσπέλασης απομακρυσμένων πληροφοριών και επικοινωνίας μηχανών και ανθρώπων για ανταλλαγή δεδομένων, εικόνων και ήχων  Τεχνολογία επικοινωνίας υπολογιστών που απαρτίζεται από υλοποιήσεις τηλεπικοινωνιακών πρωτοκόλλων μέσω προγραμμάτων υπολογιστών  Το Internet βασίζεται στην διασύνδεση τοπικών δικτύων μέσω απλών μεταγωγέων πακέτου, δρομολογητών ή θυρών που εκτελούν δρομολόγηση, καθοριζόμενη από τα σχετικά πρωτόκολλα IP

8 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δομή Διαδικτύου  Εκατομμύρια διασυνδεδεμένοι υπολογιστές: hosts, end-systems  Ζεύξεις  Ρυθμός μετάδοσης = εύρος ζώνης (bandwidth)  Δρομολογητές: προωθούν πακέτα local ISP company network regional ISP Σταθμός εργασίας Κινητό local ISP company network regional ISP δρομολογητής εξυπηρετητής

9 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Ορολογία κόμβοςμια μονάδα που υλοποιεί το πρωτόκολλο TCP/IP δρομολογητήςένας κόμβος που προωθεί πακέτα IP που δεν προορίζονται ρητά για τον ίδιο, συνδέει διαφορετικά είδους δίκτυα hostοποιοσδήποτε άλλος κόμβος που δεν είναι δρομολογητής ζεύξημέσο πάνω από το οποίο οι κόμβοι μπορούν να επικοινωνούν στο επίπεδο ζεύξης δεδομένων γείτονεςκόμβοι συνδεδεμένοι στην ίδια ζεύξη σημείο προσαρμογής (interface) η προσαρμογή ενός κόμβου στη ζεύξη διεύθυνσηένα αναγνωριστικό επιπέδου IP για ένα σημείο προσαρμογής ή ένα σύνολο σημείων προσαρμογής

10 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δομή του Διαδικτύου  Σημείο πρόσβασης: εφαρμογές και τερματικά  Πυρήνας του δικτύου:  δρομολογητές  δίκτυα  Δίκτυο πρόσβασης

11 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Σημείο Πρόσβασης  Τελικά συστήματα (hosts):  Τρέχουν εφαρμογές  e.g. Web,  Στην «άκρη του δικτύου»  Μοντέλο πελάτη/εξυπηρετητή  Πελάτης κάνει αιτήσεις και λαμβάνει απαντήσεις/υπηρεσίες από τον εξυπηρετητή  e.g. Web browser/server; client/server  Μοντέλο peer-peer:  Ελάχιστη χρήση αφοσιωμένων εξυπηρετητών  e.g. Gnutella, KaZaA

12 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Πυρήνας του δικτύου  Διασυνδεδεμένοι δρομολογητές  Η βασική ερώτηση: πως μεταφέρονται τα δεδομένα στο Διαδίκτυο;  Μεταγωγή πακέτου

13 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Τι είναι πρωτόκολλο;  Όλη η επικοινωνία στο Διαδίκτυο γίνεται μέσω πρωτοκόλλων  Τα πρωτόκολλα ορίζουν  Τη δομή των μηνυμάτων  Τη σειρά που τα μηνύματα στέλνονται και λαμβάνονται μεταξύ των οντοτήτων  Τις ενέργειες κατά γίνονται κατά τη λήψη, αποστολή

14 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δομή του Διαδικτύου και οι Παροχείς Υπηρεσιών (ISP)  Σχεδόν ιεραρχικό μοντέλο  Είδη ISP  Tier-1 ISP: προσφέρουν εθνική/διεθνή κάλυψη  Tier-2 ISP: μικρότερα, συνήθως τοπικά ISP  Tier-3 ISP και local ISP: last hop access, κοντά στα τελικά συστήματα

15 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δομή Διαδίκτυο: δίκτυο από δίκτυα

16 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Στρώματα και πρωτόκολλα  Τα δίκτυα είναι περίπλοκα  Πολλά διαφορετικά «κομμάτια»  Τερματικά  Δρομολογητές  Ζεύξεις  Εφαρμογές  Πρωτόκολλα  Hardware, software  Μια συγκεκριμένη δομή επιτρέπει την αναγνώριση και τη συσχέτιση των «κομματιών»  Η διαστρωμάτωση διευκολύνει τη συντήρηση, εκσυγχρονισμό του συστήματος  Αλλαγή στην υλοποίηση ενός στρώματος γίνεται με διαφανή τρόπο προς τα άλλα στρώματα

17 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου TCP/IP: Σύστημα 4 στρωμάτων  Το TCP/IP θεωρείται ένα σύστημα 4 στρωμάτων  Το στρώμα ζεύξης δεδομένων περιλαμβάνει τον οδηγό (driver) της κάρτας δικτύου του υπολογιστή και το κατάλληλο λογισμικό για την αλληλεπίδραση με αυτή  Το στρώμα δικτύου χειρίζεται την κίνηση των πακέτων στο δίκτυο, π.χ. σε αυτό το στρώμα γίνεται η δρομολόγηση των πακέτων  Το στρώμα μεταφοράς παρέχει στο στρώμα εφαρμογής τη ροή των δεδομένων μεταξύ δύο υπολογιστών  Το στρώμα εφαρμογής ασχολείται με τις λεπτομέρειες της κάθε εφαρμογής

18 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου TCP/IP: Πρωτόκολλα

19 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Παράδειγμα εφαρμογής FTP  Δύο υπολογιστές σε ένα τοπικό δίκτυο Ethernet που «τρέχουν» μία εφαρμογή FTP  Ο ένας είναι ο εξυπηρετητής (server) και ο άλλος είναι ο πελάτης (client)  Οι περισσότερες εφαρμογές στηρίζονται στην αρχιτεκτονική εξυπηρετητή – πελάτη (server- client)  Το υψηλότερο στρώμα ασχολείται περισσότερο με τις λειτουργίες και τις απαιτήσεις της εφαρμογής που «τρέχει» και ελάχιστα ως και καθόλου με την ροή των δεδομένων στο δίκτυο

20 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Διαστρωμάτωση: Επικοινωνία Κάθε στρώμα  κατανεμημένο  “οντότητες” υλοποιούν λειτουργίες στρώματος σε κάθε κόμβο  Οντότητες εκτελούν ενέργειες, ανταλλάσσουν μηνύματα με γείτονες

21 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Διαστρωμάτωση: λογική επικοινωνία Π.χ.: μεταφορά  Παίρνει δεδομένα από το στρώμα εφαρμογής  Προσθέτει διευθύνσεις, έλεγχος αξιοπιστίας, σχηματίζει το “datagram”  Στέλνει το datagram στον επόμενο  Περιμένει τη λήψη επιβεβαίωσης

22 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Διαστρωμάτωση: φυσική επικοινωνία

23 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Διαστρωμάτωση και δεδομένα  Κάθε στρώμα λαμβάνει τα δεδομένα από το από πάνω στρώμα  Προσθέτει την αντίστοιχη επικεφαλίδα για να δημιουργήσει ένα καινούργιο data unit  Προωθεί το νέο data unit στο πιο κάτω στρώμα

24 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μέσα Μετάδοσης  Καθορίζουν τις τεχνολογίες που μπορούν να τρέξουν τα πρωτόκολλα TCP/IP  Τα κύρια μέσα μετάδοσης είναι αυτά που προτείνονται από την ΙΕΕΕ, καθώς και το FDDI της ANSI  ΙΕΕΕ  ΙΕΕΕ  ΙΕΕΕ  FDDI

25 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μέσα Μετάδοσης – IEEE  ΙΕΕΕ  Το πρότυπο αυτό ορίζει τον τρόπο προσπέλασης του μέσου Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD)  Καθορίζει τόσο το φυσικό στρώμα όσο και το στρώμα ελέγχου πρόσβασης στο μέσο  Καθόριζε ως φυσικό μέσο ομοαξονικό καλώδιο των 50Ω, με 10Mbps βασικής ζώνης και με μέγιστο μήκος τμήματος 500m.Χρησιμοποιείται κυρίως σε δίκτυα τοπολογίας αρτηρίας

26 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου IEEE – Τρόπος προσπέλασης  Όλοι οι τερματικοί σταθμοί είναι απευθείας συνδεδεμένοι στο ίδιο καλώδιο  Όλα τα δεδομένα, που μεταδίδονται από κάποιο σταθμό εργασίας ενθυλακώνονται σε ένα πλαίσιο στο οποίο τοποθετείται και η φυσική διεύθυνση του σταθμού προορισμού  Τo πλαίσιο στη συνέχεια μεταδίδεται στο κοινό μέσο μεταφοράς  'Όλοι οι άλλοι σταθμοί μπορούν και αντιλαμβάνονται το γεγονός ότι κάποιος μεταδίδει  Αν το πακέτο έχει στη διεύθυνση προορισμού την δική τους διεύθυνση τότε συνεχίζουν και διαβάζουν και την υπόλοιπη πληροφορία του πλαισίου  Στο πλαίσιο περιλαμβάνεται και ο αποστολέας έτσι ώστε να είναι δυνατόν να λάβει απάντηση στο μήνυμα που έστειλε.  Με αυτόν τον τρόπο διευθέτησης του μέσου είναι δυνατόν δύο σταθμοί να προσπαθήσουν την ίδια στιγμή να μεταδώσουν στο δίκτυο  Στην περίπτωση αυτή η πληροφορία και των δύο θα καταστραφεί  CSMA/CD καθορίζει ότι πριν τη μετάδοση του μέσου πρέπει ο σταθμός να ελέγχει αν κάποιος άλλος σταθμός μεταδίδει  Συγκρίνει το σήμα στο καλώδιο και το σήμα που μεταδίδει Αν τα σήματα αυτά είναι διαφορετικά, τότε διαπιστώνει ότι έχει γίνει σύγκρουση. Στην περίπτωση αυτή, η μετάδοση διακόπτεται αμέσως για εξοικονόμηση πόρων και επαναλαμβάνεται μετά από ένα κατάλληλα επιλεγμένο τυχαίο χρονικό διάστημα.

27 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μέσα Μετάδοσης –ΙΕΕΕ  IEEE  Τo πρότυπο ΙΕΕΕ καθορίζει το φυσικό στρώμα και το στρώμα ελέγχου πρόσβασης στο μέσο  Σύστημα τοπολογίας αρτηρίας και ελέγχου πρόσβασης στο μέσο με σκυτάλη (token)  Η μέθοδος ελέγχου πρόσβασης στο μέσο επιτυγχάνεται με την χρησιμοποίηση μιας σκυτάλης ελέγχου αδείας (control permission token)  Η σκυτάλη περνάει από σταθμό σε σταθμό σύμφωνα με ένα σύνολο κανόνων που αποδέχονται όλοι οι σταθμοί.  Ο σταθμός μπορεί να μεταδώσει ένα πλαίσιο μόνο στη περίπτωση που έχει τη σκυτάλη. Μόλις ολοκληρώσει την μετάδοση του πλαισίου ελευθερώνει τη σκυτάλη περνώντας την στον επόμενο σταθμό. Στην τεχνική αυτή εισάγεται η έννοια μιας λογικής σειράς στους σταθμούς ώστε να γνωρίζει κάθε σταθμός τον επόμενό του, ειδικά στην περίπτωση των δικτύων τοπολογίας αρτηρίας, όπου η λογική σειρά δεν είναι προφανής.

28 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μέσα Μετάδοσης –ΙΕΕΕ  IEEE  Καθορίζει το φυσικό στρώμα καθώς και το στρώμα ελέγχου πρόσβασης στο μέσο για δίκτυα τοπολογίας δακτυλίου και ελέγχου πρόσβασης στο μέσο με σκυτάλη  Το ΙΕΕΕ διαφέρει από το CSMA/CD και από το ΙΕΕΕ από την άποψη ότι τα bits σε κάθε πλαίσιο μεταδίδονται στο μέσο ξεκινώντας από το πιο σημαντικό ψηφίο  Το πρότυπο αυτό καθορίζει σαν φυσικό μέσο ένα προστατευμένο ή απροστάτευτο ζευγάρι καλωδίων στα 1 Mbps ή στα 4 Mbps.

29 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Μέσα Μετάδοσης - FDDI  FDDI (Fiber Distributed Data Interface)  Ταχύτερο -επιτρέπει περισσότερα από ένα πλαίσια να μεταδίδονται ταυτόχρονα  100Mbps μετάδοση πληροφορίας σε διπλό δακτύλιο από οπτική ίνα  Συνδέει μέχρι 500 κόμβους, μεταξύ τους απόσταση 2km, και συνολικό μήκος 100Km  To FDDI μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν δίκτυο κορμός για τη διασύνδεση άλλων τοπικών δικτύων ή και σαν τοπικό δίκτυο διασύνδεσης σταθμών εργασίας υψηλών ταχυτήτων με μεγάλες υπολογιστικές ανάγκες. Επίσης χρησιμοποιείται για τη διασύνδεση back-end σταθμών εργασίας υψηλών προδιαγραφών για την υποστήριξη του συστήματος αρχείων

30 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Σύνοψη  1Αρχές διαδικτύου  1.1Αναδρομή – εισαγωγή  1.2Πρωτόκολλα TCP/IP  1.2.1Διαστρωμάτωση  1.2.2Μέσα Μετάδοσης  1.3Το πρωτόκολλο IP  1.3.1Δρομολόγηση IP  1.3.2Τάξεις Διευθύνσεων IP  1.3.3Το πρωτόκολλο ICMP  1.4Πρωτόκολλα Στρώματος Μεταφοράς  1.4.1Πρωτόκολλο Ελέγχου Μετάδοσης (Transmission Control Protocol, TCP)  1.4.2Πρωτόκολλο Πακέτων Χρήστη (User Datagram Protocol, UDP)  1.5Η εξέλιξη της Τεχνολογίας του Διαδικτύου  1.5.1Το Διαδίκτυο Σήμερα  1.5.2Το Διαδίκτυο Επόμενης Γενιάς  IPv6

31 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Λειτουργίες Στρώματος Δικτύου  Μεταφέρει πακέτα από τον αποστολέα στον παραλήπτη  Πρωτόκολλα στρώματος δικτύου υλοποιούνται σε κάθε τερματικό και δρομολογητή 2 βασικές λειτουργίες:  Προσδιορισμός μονοπατιού: η διαδρομή που ακολουθούν τα πακέτα από την πηγή στον προορισμό. Αλγόριθμοι δρομολόγησης  Προώθηση: μετακίνηση των πακέτων από το σημείο εισόδου στο σημείο εξόδου του δρομολογητή

32 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δίκτυο datagrams: το μοντέλο του Διαδικτύου  Δρομολογητές: δεν κρατούν κατάσταση για τις συνδέσεις  Τα πακέτα προωθούνται βάσει της διεύθυνσης του τερματικού προορισμού  Πακέτα με τον ίδιο αποστολέα-παραλήπτη μπορεί να ακολουθήσουν διαφορετικά μονοπάτια

33 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Αρχές Δρομολόγησης Χρήση γράφων από τους αλγόριθμους δρομολόγησης:  Οι κόμβοι των γράφων είναι δρομολογητές  Οι συνδέσεις των γράφων είναι φυσικές ζεύξεις  Κόστη ζεύξεων: καθυστέρηση, κόστος, συμφόρηση Στόχος: καθορισμός ενός «καλού» μονοπατιού (ακολουθία από δρομολογητές) στο δίκτυο από την πηγή στον προορισμό  “καλό” μονοπάτι:  Τυπικά σημαίνει ελάχιστο κόστος  Πιθανές και άλλοι ορισμοί

34 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Ταξινόμηση Αλγορίθμων Δρομολόγησης  Συγκεντρωμένη ή κατανεμημένη πληροφορία?  Συγκεντρωμένη:  Όλοι οι δρομολογητές έχουν πλήρη δεδομένα για την τοπολογία, κόστη ζεύξεων  Αλγόριθμοι “link state”  Κατανεμημένη:  Κάθε δρομολογητής ξέρει τους γείτονες του και τα κόστη των ζεύξεων αυτών  Διαδικασία υπολογισμού και ανταλλαγής πληροφορίας με γείτονες  Αλγόριθμοι “distance vector” Στατική ή δυναμική δρομολόγηση; Στατική  Τα μονοπάτια αλλάζουν αργά Δυναμική  Μονοπάτια αλλάζουν πιο γρήγορα  Περιοδική ενημέρωση  Προς απόκριση των αλλαγών στα κόστη των ζεύξεων

35 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Αλγόριθμός δρομολόγησης Link-State  Αλγόριθμος του Dijkstra  Τοπολογία, κόστη ζεύξεων γνωστά σε όλους τους κόμβους  Επιτυγχάνεται με “link state broadcast”  Όλοι οι κόμβοι έχουν ίδια πληροφορία  Υπολογίζει ελάχιστα κόστη μονοπατιών από έναν κόμβο (πηγή) προς άλλους κόμβους  Φτιάχνει πίνακα δρομολόγησης για αυτό τον κόμβο  Επανάληψη: μετά k επαναλήψεις ξέρει ελάχιστα κόστη για μονοπάτια προς k προορισμούς Παράμετροι:  c(i,j): κόστος ζεύξης από τον κόμβο i στον j. Κόστος άπειρο εάν δεν είναι απευθείας συνδεδεμένοι  D(v): τρέχουσα τιμή του κόστους του μονοπατιού από την πηγή στον προορισμό V  p(v): ο προηγούμενος κόμβος κατά μήκος του μονοπατιού από την πηγή στο v  N: σετ κόμβων των οποίων είναι γνωστό τα ελάχιστα κόστη μονοπατιών

36 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Dijsktra’s Algorithm 1 Αρχικοποίηση: 2 N = {A} 3 για όλους τους κόμβους v 4 εάν v γειτονικός στον A 5 τότε D(v) = c(A,v) 6 διαφορετικά D(v) = άπεριο 7 8 βρόχος 9 Βρες w που δεν ανήκει στο N τέτοιο ώστε D(w) να είναι ελάχιστο 10 Πρόσθεσε w στο N 11 Ενημέρωσε D(v) για όλα τα v γειτονικά στο w και όχι στοN: 12 D(v) = min( D(v), D(w) + c(w,v) ) 15 Μέχρι όλοι οι κόμβοι στο N

37 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Dijkstra’s algorithm: παράδειγμα Step start N A AD ADE ADEB ADEBC ADEBCF D(B),p(B) 2,A D(C),p(C) 5,A 4,D 3,E D(D),p(D) 1,A D(E),p(E) infinity 2,D D(F),p(F) infinity 4,E A E D CB F

38 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Ιεραρχική Δρομολόγηση  Ανάγκη κλιμάκωσης  Μη δυνατότητα αποθήκευσης όλων των προορισμών στους πίνακες δρομολόγησης!  Ενημέρωση πίνακα δρομολόγησης θα κατέκλυζε τις ζεύξεις Αυτονομία στη διαχείριση  διαδίκτυο = δίκτυο δικτύων  Κάθε διαχειριστή δικτύου θέλει να έχει έλεγχο της δρομολόγησης στο δίκτυο του Μέχρι τώρα θεωρήσαμε μια εξιδανικευμένη κατάσταση  Όλοι οι δρομολογητές ίδιοι  Μια επίπεδη τοπολογία δικτύου … όχι πραγματικότητα όμως

39 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Ιεραρχική Δρομολόγηση  Ομαδοποίηση δρομολογητών σε περιοχές, «αυτόνομα συστήματα» “autonomous systems” (AS)  Δρομολογητές στο ίδιο AS τρέχουν το ίδιο πρωτόκολλο δρομολόγησης  Πρωτόκολλο δρομολόγησης μέσα σε ένα AS (“intra-AS” routing protocol)  Δρομολογητές σε διαφορετικά AS μπορούν να τρέχουν διαφορετικά intra- AS routing protocol  Ειδικοί δρομολογητές σε ένα AS  Τρέχουν intra-AS routing protocol με άλλους δρομολογητές μέσα στο AS  επίσης υπεύθυνοι για τη δρομολόγηση σε προορισμούς εκτός του AS  Τρέχουν inter-AS routing protocol με άλλους gateway routers Συνοριακοί Δρομολογητές

40 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Intra-AS και Inter-AS routing Συνοριακοί: •Εκτελούν μεταξύ τους inter-AS routing •Εκτελούν intra- AS routing με άλλους δρομολογητές μέσα στο AS inter-AS, intra-AS routing in gateway A.c network layer link layer physical layer a b b a a C A B d A.a A.c C.b B.a c b c

41 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Intra-AS και Inter-AS routing Host h2 a b b a a C A B d c A.a A.c C.b B.a c b Host h1 Intra-AS routing within AS A Inter-AS routing between A and B Intra-AS routing within AS B  Θα εξετάσουμε αργότερα συγκεκριμένα πρωτόκολλα δρομολόγησης τόσο για μέσα σε ένα ΑS όσο και μεταξύ AS

42 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου To Πρωτόκολλο IP Πίνακας Δρομολόγησης Πρωτόκολλα δρομολόγησης •Επιλογή μονοπατιού •RIP, OSPF, BGP Πρωτόκολλο IP •διευθυνσιοδότηση •μορφή πακέτου IP •μηχανισμοί χειρισμού πακέτων Πρωτόκολλο ICMP •Αναφορά λαθών •Σηματοδοσία Στρώμα Μεταφοράς: TCP, UDP Στρώμα Ζεύξης Φυσικό Στρώμα Στρώμα Δικτύου

43 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Πρωτόκολλο IP  Το IP χρησιμοποιείται από το Internet  Το IP είναι μονό ένα κομμάτι από το ολοκληρωμένο πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται από το Internet. Το ολοκληρωμένο πρωτόκολλο λέγεται TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol).  To TCP/IP περιέχει (έκτος από το πρωτόκολλο IP που είναι στο επίπεδο του δικτύου) πρωτόκολλα για τα επίπεδα μεταφοράς και εφαρμογής  Είναι μη αξιόπιστο γιατί δεν εγγυάται την μεταφορά της πληροφορίας που αναλαμβάνει  Ένα IP-datagram μπορεί να φτάσει σε λάθος προορισμό, να διπλασιαστεί μέσα στο δίκτυο ή να χαθεί στο δρόμο προς τον προορισμό του  Χωρίς σύνδεση  κάθε IP-datagram μεταδίδεται ανεξάρτητα από όλα τα άλλα datagram

44 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Σφαίρα επιρροής του IP

45 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Kύρια θέματα του IP  Κατασκευή της διεύθυνσης/Address structure  Πακέτα ΙP / Datagrams  Κύριες λειτουργίες του πρωτοκόλλου  Λειτουργίες κατακερματισμού των μηνυμάτων και επανασύνδεσης αυτών προκειμένου αυτά να περάσουν από υποδίκτυα που υποστηρίζουν διαφορετικού μεγέθους πεδίο δεδομένων στο πλαίσιο τους  Λειτουργίες δρομολόγησης των IP-datagrams διαμέσου των κόμβων του δικτύου, προκειμένου να φθάσουν στον προορισμό τους  Λειτουργίες αναφοράς σφαλμάτων  Χρησιμοποιεί υπηρεσία best-try (connectionless), δηλαδή στέλνει αυτόνομα πακέτα/datagrams στο internet

46 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου IP-Datagram  Το πρωτόκολλο IP ορίζει την μορφή που πρέπει να πάρουν τα πακέτα και την επεξεργασία που πρέπει να δεχθούν προκειμένου να μεταδοθούν μέσα από το μέσο μεταφοράς  Η τελική μορφή ονομάζεται IP-datagram  Ένα πακέτο IP περιέχει διάφορα είδη πληροφορίας  Σε κάθε datagram ξεχωρίζουμε διάφορα πεδία μεταξύ των οποίων τις IP διευθύνσεις της πηγής και του προορισμού, τον χρόνο ζωής του, το μήκος του και φυσικά τα δεδομένα που μεταφέρει

47 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου IP datagram

48 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Πεδία του πακέτου IP  Version - Δείχνει την έκδοση του IP που χρησιμοποιείται  IP Header Length (IHL) - Δείχνει το μήκος της επικεφαλίδας σε λέξεις 32-bit  Type-of-Service - Αναθέτει στα πακέτα IP διαφορετικά επίπεδα σημαντικότητας  Total Length - Καθορίζει το μήκος σε bytes ολόκληρου του πακέτου IP, συμπεριλαμβανομένου των δεδομένων και της επικεφαλίδας  Identification - Περιέχει έναν ακέραιο που προσδιορίζει το τρέχον πακέτο. Αυτό το πεδίο χρησιμοποιείται για να βοηθήσει στη επανένωση των κατακερματισμένων πακέτων  Flags - Αποτελείται από ένα πεδίο των 3-bit από τα οποία τα 2 χαμηλότερης σημασίας bits ελέγχουν την κατάτμηση. Το χαμηλότερης σημασίας bit καθορίζει εάν το πακέτο μπορεί να κατατμηθεί. Το μεσαίο bit καθορίζει εάν το πακέτο είναι το τελευταίο πακέτο της κατάτμησης από μια σειρά από κατατμημένα πακέτα. Το τρίτο bit δεν χρησιμοποιείται  Fragment Offset - Προσδιορίζει την θέση των δεδομένων των πακέτων κατάτμησης σχετικά με την αρχή των δεδομένων στο αρχικό datagram, και επιτρέπει στην διαδικασία IP προορισμού να επανενώσει σωστά το αρχικό πακέτο

49 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Πεδία του πακέτου IP  Time-to-Live - Διατηρεί έναν μετρητή που βαθμιαία μειώνεται έως το μηδέν, και στο σημείο αυτό το πακέτο απορρίπτεται. Αυτό αποτρέπει τα πακέτα από το να κάνουν κύκλους συνέχεια  Protocol - Προσδιορίζει ποιο πρωτόκολλο ανωτέρου επιπέδου λαμβάνει τα εισερχόμενα πακέτα αφού έχει ολοκληρωθεί η επεξεργασία IP  Header Checksum - Βοηθάει στην εξασφάλιση της ακεραιότητας της επικεφαλίδας IP  Source Address - Προσδιορίζει τον κόμβο αποστολέα  Destination Address - Προσδιορίζει τον κόμβο προορισμού  Options - Επιτρέπει στο IP να υποστηρίζει διάφορες επιλογές, όπως ασφάλεια  Data - Περιέχει πληροφορία ανωτέρου επιπέδου.

50 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δρομολόγηση IP (1)  Ο όρος δρομολόγηση αναφέρεται στην μεταφορά ενός πακέτου IP (datagram) από ένα κόμβο σε έναν άλλο, και στο δρόμο που θα ακολουθήσει το IP datagram, ο οποίος βασίζεται στην διεύθυνση IP  Κάθε διεύθυνση IP έχει κάποια συγκεκριμένα στοιχεία και ακολουθεί μια συγκεκριμένη δομή  Ο τρόπος επιλογής της διαδρομής που θα ακολουθηθεί από ένα πακέτο IP έχει σημαντικές συνέπειες στις επιδόσεις του δικτύου  Το ΙΡ έχει σε κάθε δρομολογητή ένα πίνακα δρομολόγησης, τον οποίο ψάχνει κάθε φορά που θέλει να στείλει ένα πακέτο

51 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δρομολόγηση IP (2)  Κάθε αλγόριθμος δρομολόγησης χρησιμοποιεί έναν πίνακα δρομολόγησης (routing table), όπου αποθηκεύονται πληροφορίες για τις διαδρομές που πρέπει να ακολουθήσει κάποιο πακέτο IP προκειμένου να φθάσει στον κόμβο προορισμού του  Διεύθυνση προορισμού  Διεύθυνση επόμενου δρομολογητή  Σημαίες (flags)  Λεπτομέρειες για το σημείο προσαρμογής του δικτύου από το οποίο θα προωθηθεί το πακέτο  Η διαδικασία της δρομολόγησης γίνεται από δρομολογητή σε δρομολογητή

52 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Βήματα Δρομολόγησης 1. Αρχικά ψάχνει στους πίνακες δρομολόγησης που έχει για να δει αν υπάρχει η διεύθυνση προορισμού του πακέτου. 2. Αν βρεθεί, τότε στέλνει το πακέτο στον κατάλληλο επόμενο - δρομολογητή (next-hop router) ή στο υποδίκτυο, σύμφωνα με τον πίνακα δρομολόγησης 3. Αν δεν βρεθεί, τότε ψάχνει να βρει μόνο τη διεύθυνση του υποδικτύου 4. Αν τη βρει προωθεί το πακέτο στον αντίστοιχο επόμενο δρομολογητή, και αφήνει εκείνο να αποφασίσει για την τελική διεύθυνση 5. Τέλος, αν δεν βρεθεί ούτε το υποδίκτυο ψάχνει στον πίνακα να βρει αν υπάρχει κάποιος προεπιλεγμένος δρομολογητής (default router) και αν υπάρχει το στέλνει εκεί 6. Αν όλα τα παραπάνω αποτύχουν το πακέτο απορρίπτεται και επιστρέφεται κάποιο μήνυμα λάθους στην εφαρμογή στην οποία ανήκε το πακέτο

53 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Ένας τυπικός πίνακας δρομολόγησης  Κατάσταση ζεύξης:  U: Το μονοπάτι είναι ενεργό  G: Το μονοπάτι περνάει μέσω ενός δρομολογητή  Η: Το μονοπάτι συνδέεται απ’ ευθείας στον υπολογιστή που έχει την διεύθυνση της πρώτης στήλης

54 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Παραδείγματα δρομολόγησης (1) 1. Ας υποθέσουμε ότι ο τελικός παραλήπτης έχει την διεύθυνση και κατά την αναζήτηση του πίνακα δεν βρίσκεται κάποια διεύθυνση τερματικού που να ταιριάζει. Υπάρχει όμως διεύθυνση δικτύου ( ) η οποία ταιριάζει. Σε αυτήν την περίπτωση λοιπόν θα χρησιμοποιηθεί η διασύνδεση emd0 2. Αν ο παραλήπτης έχει διεύθυνση , τότε κατά την αναζήτηση διαπιστώνεται ότι υπάρχει εγγραφή τερματικού με αυτήν την διεύθυνση και έτσι θα χρησιμοποιηθεί η διασύνδεση emd0. Επειδή εμφανίζεται το flag G καταλαβαίνουμε ότι το μονοπάτι δεν είναι άμεσο οπότε η διεύθυνση του επιπέδου 2 τίθεται στην τιμή που αντιστοιχεί στον δρομολογητή

55 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Παραδείγματα δρομολόγησης (2) 3. Η τελική διεύθυνση είναι και μετά την αναζήτηση στον πίνακα ο διαπιστώνεται ότι δεν υπάρχει εγγραφή που να ταιριάζει. Το πακέτο προωθείται στην διεύθυνση που αντιστοιχεί στην εγγραφή default μέσω της διασύνδεσης emd0 4. Η αποστολή του πακέτου είναι προς τον ίδιο τον αποστολέα. Κατά την ανάγνωση του πίνακα βρίσκεται διεύθυνση που να ταιριάζει. Το πακέτο προωθείται προς την διασύνδεση emd0. Εκεί ο οδηγός του επιπέδου ζεύξης ανακαλύπτει ότι το πακέτο είναι για τον ίδιο τον αποστολέα και το προωθεί στη ουρά εισόδου του ΙΡ.

56 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Address Resolution Protocol (ARP)  H χρήση δρομολογητή φορτώνει υπερβολικά το διαδίκτυο  Σε περιπτώσεις όπου οι σταθμοί εργασίας ανήκουν στο ίδιο υποδίκτυο, αρκεί ο σταθμός πηγή να γνωρίζει τη φυσική διεύθυνση του σταθμού προορισμού για να του προωθήσει το πακέτο IP  Πρωτόκολλο Δήλωσης Διεύθυνσης (Address Resolution Protocol, ARP)  Τοπικό πίνακα δρομολόγησης με ζευγάρια διευθύνσεων ΙP και φυσικών διευθύνσεων  Πρωτόκολλο χαμηλού επιπέδου

57 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Λειτουργία του ARP (1) 1. Μόλις η διαδικασία κατάτμησης έχει ένα πακέτο IP έτοιμο για προώθηση, περνά ένα δείκτη στη μνήμη όπου βρίσκεται αυτό στο πρωτόκολλο ARP. Το τελευταίο διατηρεί έναν τοπικό πίνακα δρομολόγησης, ο οποίος περιέχει ζευγάρια διευθύνσεων IP - φυσικών διευθύνσεων των κόμβων του υποδικτύου 2. (α)Εάν η διεύθυνση προορισμού βρίσκεται στον πίνακα αυτό, τότε το πρωτόκολλο ARP περνά το δείκτη στη μνήμη όπου βρίσκεται το πακέτο IP μαζί με τη φυσική διεύθυνση στο υποκείμενο πρωτόκολλο για τη μετάδοση (β)Εάν η διεύθυνση προορισμού δεν βρίσκεται στον πίνακα αυτό, τότε το ARP θα προσπαθήσει να την ανακαλύψει, στέλνοντας ένα μήνυμα ARP. Το μήνυμα αυτό θα περιέχει την IP και την φυσική διεύθυνση της πηγής και την διεύθυνση IP του προορισμού, της οποίας την αντίστοιχη φυσική αναζητεί. Το μήνυμα αυτό μπορεί να σταλεί είτε με καθολική εκπομπή (broadcast), είτε σε συγκεκριμένο σταθμό εργασίας. Στην περίπτωση καθολικής εκπομπής ο σταθμός ο οποίος αναζητείται, θα αναγνωρίσει την διεύθυνση IP του στο μήνυμα ARP και θα προχωρήσει στην επεξεργασία του μηνύματος. Στην περίπτωση χρήσης τρίτου σταθμού, ο σταθμός αυτός θα εκτελέσει τις ίδιες λειτουργίες.

58 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Λειτουργία του ARP (2) 3. Στην αρχή, το ARP θα ενημερώσει το δικό του τοπικό πίνακα δρομολόγησης με το ζευγάρι της IP και της φυσικής διεύθυνσης του σταθμού που έστειλε το μήνυμα, εφόσον δεν υπάρχουν ήδη 4. Στην συνέχεια στέλνει απάντηση στο σταθμό με ένα δεύτερο μήνυμα ARP, το οποίο περιέχει τη μέχρι τώρα άγνωστη φυσική διεύθυνση μαζί με όλα τα άλλα γνωστά στοιχεία 5. Λαμβάνοντας την απάντηση ο πρώτος σταθμός, αρχικά ενημερώνει τον τοπικό του πίνακα δρομολόγησης με το ζευγάρι διευθύνσεων που έλαβε και συνεχίζει όπως στο 2(α).

59 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Τάξεις Διευθύνσεων IP  Η δημιουργία ενός δικτύου ή η σύνδεση ήδη υπαρχόντων δικτύων απαιτεί την ύπαρξη κάποιου τρόπου διαχωρισμού των υπολογιστών μεταξύ τους  Οι διευθύνσεις είναι αριθμοί των 32 bits  Έχουν κάποια συγκεκριμένη μορφή  Η διεύθυνση αποτελείται από 4 δεκαδικούς αριθμούς (έναν για κάθε byte) χωρισμένους με τελείες  Τα δίκτυα χωρίζονται σε τάξεις ανάλογα με τον τρόπο που κατανέμουν τα bits της διεύθυνσης σε κάθε πεδίο  Οι κύριες τάξεις είναι οι Α, Β, C, κάθε μια από τις οποίες προορίζεται για χρήση σε διαφορετικού μεγέθους δίκτυο  Η τάξη στην οποία ανήκει κάθε δίκτυο μπορεί να αναγνωριστεί από τη θέση του πρώτου μηδενικού στα τέσσερα πρώτα bits της διεύθυνσής του  Τα bits που υπολείπονται καθορίζουν δύο άλλα υποπεδία, ένα αναγνωριστικό δικτύου (netid) και ένα αναγνωριστικό κόμβου (hostid)

60 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Τάξεις Διευθύνσεων  Για την τάξη Α το netid έχει μήκος 1 byte και το hostid 3 bytes. Στο netid το πρώτο bit είναι πάντα μηδέν.  Μπορούμε να έχουμε μέχρι 126 υποδίκτυα τάξης Α και μέχρι 16 εκατομμύρια κόμβους στο καθένα  Για την τάξη Β το netid έχει μήκος 2 bytes και το hostid έχει επίσης μήκος 2 bytes.  Στο netid τα δύο πιο σημαντικά ψηφία είναι πάντα 1 0.  Σε κάθε δίκτυο μπορούμε να έχουμε περίπου 16 χιλιάδες υποδίκτυα τάξης Β με 65 χιλιάδες κόμβους στο καθένα. Το υποδίκτυο του Ε.Μ.Π. είναι τάξης Β με netid  Τέλος για την τάξη C έχουμε netid με μήκος 3 bytes ενώ το hostid έχει μήκος 1 byte  Στο netid έχουμε τα τρία πιο σημαντικά bit να είναι πάντα  Σε κάθε δίκτυο έχουμε 2 εκατομμύρια περίπου υποδίκτυα τάξης C με 256 κόμβους στο καθένα

61 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Τάξεις δικτύων

62 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Διευθύνσεις ΙP 0 net host 10 net host 110 nethost 1110 multicast address A B C D Τάξη to to to to bits

63 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Παράδειγμα  Σημείο προσαρμογής: σύνδεση μεταξύ τερματικού/δρομολογητή και ζεύξης  Οι δρομολογητές έχουν πολλά σημεία προσαρμογής  Ένα τερματικό μπορεί να έχει πολλαπλά σημεία προσαρμογής  Διευθύνσεις IP είναι συσχετισμένες με σημεία προσαρμογής =

64 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δρομολόγηση datagram από την πηγή στον προορισμό Πηγή το Α, προορισμός το B:  Ψάξε για διεύθυνση δικτύου του B στον πίνακα δρομολόγησης  Βρίσκει ότι B στο ίδιο δίκτυο με Α  Στρώμα ζεύξης θα στείλει απευθείας το datagram στο B  Το B και το A είναι απευθείας συνδεδεμένα Dest. Net. next router Nhops misc fields data A B E Πίνακας δρομολόγησης Α

65 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δρομολόγηση datagram από την πηγή στον προορισμό Dest. Net. next router Nhops Πηγή το Α, προορισμός το B:  Ψάξε για διεύθυνση δικτύου του Ε στον πίνακα δρομολόγησης  E σε διαφορετικό δίκτυο  A, E δεν είναι απευθείας συνδεδεμένα  Πίνακας δρομολόγησης: επόμενος δρομολογητής για το E είναι ο  Το στρώμα ζεύξης στέλνει datagram στο δρομολογητή  datagram φτάνει  συνέχεια….. misc fields data A B E Πίνακας δρομολόγησης Α

66 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Δρομολόγηση datagram από την πηγή στον προορισμό Φτάνει στο , προορισμός το  Ψάχνει τη διεύθυνση δικτύου του E  E στο ίδιο δίκτυο όσον αφορά το σημείο προσαρμογής  δρομολογητής, E απευθείας συνδεδεμένοι  Στρώμα ζεύξης στέλνει datagram στο via interface  Το datagram φτάνει στο !!! misc fields data Dest. Net router Nhops interface A B E Πίνακας δρομολόγησης στο δρομολογητή

67 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Λειτουργίες κατακερματισμού των μηνυμάτων και επανασύνδεσης  Οι ζεύξεις έχουν ένα MTU (maximum transfer unit)  Διαφορετικά είδη ζεύξεων, διαφορετικά MTUs  Μεγάλα IP datagram κατακερματίζονται μέσα στο δίκτυο  Ένα datagram γίνεται πολλά datagrams  Επανασυνδέονται στον τελικό προορισμό  Πεδίο στην επικεφαλίδα IP χρησιμοποιούνται για να αναγνωρίσουν και να βάλουν στη σειρά τα «fragments» fragmentation: in: one large datagram out: 3 smaller datagrams reassembly

68 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Λειτουργίες κατακερματισμού των μηνυμάτων και επανασύνδεσης ID =x offset =0 fragflag =0 length =4000 ID =x offset =0 fragflag =1 length =1500 ID =x offset =1480 fragflag =1 length =1500 ID =x offset =2960 fragflag =0 length =1040 Ένα μεγάλο datagram κατακερματίζεται σε πολλά μικρότερα Παράδειγμα  4000 byte datagram  MTU = 1500 bytes

69 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Το πρωτόκολλο ICMP  Τα μηνύματα ICMP μεταφέρουν πληροφορία σχετική με διάφορες δυσλειτουργίες καθώς και λειτουργίες ελέγχου του δικτύου  Οι λειτουργίες που είναι πολύ βασικές για την σωστή λειτουργία του δικτύου είναι η αναφορά σφαλμάτων, η δοκιμή δυνατότητας πρόσβασης στον κόμβο, ο έλεγχος συμφόρησης, η ειδοποίηση αλλαγής διαδρομής, η μέτρηση επιδόσεων και η διευθυνσιοδότηση υποδικτύων.  Tα μηνύματα ICMP δεν στέλνονται από κάποια εφαρμογή, αλλά χρησιμοποιούνται από το λογισμικό υλοποίησης των πρωτοκόλλων TCP/IP σε ειδικές περιπτώσεις. Έτσι δρομολογητές ή σταθμοί εργασίας, μπορούν να αναφέρουν διάφορα προβλήματα που αφορούν πακέτα IP, στην αρχική πηγή τους, χρησιμοποιώντας το ICMP.

70 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Σύνοψη  1Αρχές διαδικτύου  1.1Αναδρομή – εισαγωγή  1.2Πρωτόκολλα TCP/IP  1.2.1Διαστρωμάτωση  1.2.2Μέσα Μετάδοσης  1.3Το πρωτόκολλο IP  1.3.1Δρομολόγηση IP  1.3.2Τάξεις Διευθύνσεων IP  1.3.3Το πρωτόκολλο ICMP  1.4Πρωτόκολλα Στρώματος Μεταφοράς  1.4.1Πρωτόκολλο Ελέγχου Μετάδοσης (Transmission Control Protocol, TCP)  1.4.2Πρωτόκολλο Πακέτων Χρήστη (User Datagram Protocol, UDP)  1.5Η εξέλιξη της Τεχνολογίας του Διαδικτύου  1.5.1Το Διαδίκτυο Σήμερα  1.5.2Το Διαδίκτυο Επόμενης Γενιάς  IPv6

71 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Πρωτόκολλα Στρώματος Μεταφοράς  Transmission Control Protocol (TCP)  Eίναι μια αξιόπιστη υπηρεσία μεταφοράς με σύνδεση  User Datagram Protocol (UDP)  Eίναι μια μη αξιόπιστη υπηρεσία μεταφοράς χωρίς σύνδεση

72 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Transmission Control Protocol (TCP)  Tο TCP εγκαθιστά ένα νοητό κύκλωμα μεταξύ των δύο σταθμών εργασίας  Διαδικασία handshaking μεταξύ του αποστολέα και παραλήπτη για εγκατάσταση και επιβεβαίωση σύνδεσης  Περνά τα δεδομένα στον προορισμό με την ίδια σειρά με την οποία τα έστειλε η διαδικασία της πηγής  Έλεγχος συμφόρησης. Ο αποστολέας δεν θα κατακλύσει τον παραλήπτη  Οι εφαρμογές που χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο TCP, λαμβάνουν από το λειτουργικό σύστημα δύο αριθμούς προκειμένου η επικοινωνία του να καθορίζεται καλά σε σχέση με άλλες επικοινωνίες διεργασιών μεταξύ των δύο ίδιων μηχανημάτων. Οι αριθμοί που λαμβάνουν ονομάζονται TCP port numbers  Η μεταφορά δεδομένων με TCP είναι full-duplex (αμφίδρομη), δηλαδή μπορούμε να έχουμε ταυτόχρονη μεταφορά δεδομένων και προς τις δύο κατευθύνσεις.  Η μονάδα πληροφορίας στο TCP ονομάζεται TCP segment.  Χρησιμοποιεί επιβεβαιώσεις, αριθμεί τα πακέτα  Χρήση buffers σε αποστολέα και παραλήπτη

73 Το πακέτο TCP source port # dest port # 32 bits application data (variable length) sequence number acknowledgement number Receive window Urg data pnter checksum F SR PAU head len not used Options (variable length) URG: urgent data (generally not used) ACK: ACK # valid PSH: push data now (generally not used) RST, SYN, FIN: connection estab (setup, teardown commands) # bytes rcvr willing to accept counting by bytes of data (not segments!) Internet checksum (as in UDP)

74 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Περισσότερα για το TCP  Κάθε TCP segment έχει έναν μοναδικό αριθμό που το αναγνωρίζει σε σχέση με τα άλλα πακέτα  Προορισμός στέλνει επιβεβαίωση μόλις λάβει πακέτο  Μη επιβεβαιωμένο πακέτο επαναμεταδίδεται  Εάν ίδιο πακέτο επαναμεταδοθεί απορρίπτεται από παραλήπτη

75 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Τα πεδία Sequence and Acknowledgement number  Εξασφαλίζουν αξιόπιστη μεταφορά των δεδομένων  Το Sequence number αναφέρονται στον αριθμό των μεταδιδόμενων bytes για μια ροή πακέτων και όχι σειρά των μεταδιδόμενων segments  Έστω αρχείο των bytes  MSS είναι 500Bytes και το πρώτο byte στην ροή δεδομένων αριθμείται ως 0  Έχουμε 500 segments, το πρώτο έχει sequence number 0, το δεύτερο 1000, το τρίτο

76 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Τα πεδία Sequence and Acknowledgement number  TCP είναι full duplex  Οπότε ένα τερματικό Α μπορεί να στέλνει στο Β αλλά και να λαμβάνει ταυτόχρονα από αυτό  Κάθε segment που φτάνει από το Β έχει ένα sequence number  To acknowledgment number που το τερματικό A βάζει στο segment είναι το sequence number του επόμενου byte που περιμένει να λάβει από τον B

77 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Τα πεδία Sequence and Acknowledgement number  Παράδειγμα 1  Έστω ότι ο A έχει λάβει τα bytes με αριθμούς από 0 έως 535 από τον B και θεωρούμε ότι πρόκειται να στείλει ένα segment στον B  Με άλλα λόγια ο A περιμένει το byte 536 και όλα τα επόμενα bytes  Επομένως ο A βάζει το 536 στο πεδίο acknowledgment number field του segment που στέλνει στο B  Παράδειγμα 2  Ο Α έχε λάβει το τρίτο segment (bytes 900 έως 1,000) πριν λάβει το δεύτερο segment (bytes 536 έως 899)  Έτσι το τρίτο segment έφτασε εκτός σειράς  Τι κάνει λοιπόν ένα τερματικό όταν λάβει TCP segments εκτός σειράς?

78 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Telnet: Μελέτη για τα Sequence and Acknowledgment Numbers  Seq. #’s:  Αρίθμηση του πρώτου byte σε ένα segment  ACKs:  seq # του επόμενου byte που αναμένεται από την άλλη πλευρά  Q: πως μπορούμε να χειριστούμε εκτός σειράς segments  Απόρριψη  Αποθήκευση αυτών μέχρι να έρθουν κομμάτια που λείπουν για να συμπληρώσουν τα κενά Host A Host B Seq=42, ACK=79, data = ‘C’ Seq=79, ACK=43, data = ‘C’ Seq=43, ACK=80 User types ‘C’ host ACKs receipt of echoed ‘C’ host ACKs receipt of ‘C’, echoes back ‘C’ time simple telnet scenario

79 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου User Datagram Protocol (UDP) [RFC768]  Eπιτρέπει στις εφαρμογές TCP/IP να ανταλλάζουν μονοσήμαντα ανεξάρτητα μηνύματα πληροφορίας πάνω από ένα δίκτυο σε ένα περιβάλλον πολυεπεξεργασίας  Το πρωτόκολλο UDP προσφέρει μια μη αξιόπιστη υπηρεσία μεταφοράς χωρίς σύνδεση, χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο IP για τη μεταφορά των μηνυμάτων μεταξύ μηχανών  Δεν χρησιμοποιεί επιβεβαιώσεις, δεν αριθμεί τα μηνύματα και δεν ελέγχει τη ροή τους. Έτσι ένα μήνυμα UDP μπορεί να χαθεί ή να φτάσει σε δύο αντίγραφα, ή ακόμα να φτάσουν μηνύματα UDP σε λανθασμένη σειρά  Κάθε μονάδα πληροφορίας του UDP ονομάζεται επίσης datagram  Όπως στο TCP έτσι και εδώ ζευγάρια αριθμών 16 bit χρησιμοποιούνται για να ξεχωρίζουν τις διεργασίες που επικοινωνούν

80 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Γιατί χρησιμοποιείται το UDP?  Δεν υπάρχει εγκατάσταση σύνδεσης που μπορεί να προκαλέσει επιπλέον καθυστέρηση  Είναι απλό: δεν διατηρείται κατάσταση σύνδεσης στον αποστολέα, παραλήπτη  Μικρή επικεφαλίδα  Όχι έλεγχος συμφόρησης: UDP can blast away as fast as desired

81 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Το πακέτο UDP source port # dest port # 32 bits Application data (message) UDP segment format length checksum Μήκος του πακέτου UDP, μαζί με την επικεφαλίδα  Το UPD χρησιμοποιείται από streaming multimedia εφαρμογές  Ανεκτικές στις απώλειες πακέτων  Ευαίσθητες στον ρυθμό μετάδοσης

82 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Η εξέλιξη της Τεχνολογίας του Διαδικτύου  Το ΙΡ σχεδιάστηκε με μεγάλη απλότητα  Δεν είναι, όμως, ικανό να αντεπεξέλθει στις νέες απαιτήσεις του Διαδικτύου, το οποίο γνωρίζει μία εκρηκτική πρόοδο, ιδιαίτερα στις μέρες μας  Η προφανής λύση είναι να αυξήσουμε τη χωρητικότητα των γραμμών ώστε να εξυπηρετούνται περισσότεροι χρήστες και / ή πιο απαιτητικές (σε χωρητικότητα) εφαρμογές. Το πρόβλημα, όμως, είναι κάτι παραπάνω από πρόβλημα διασφάλισης χωρητικότητας  Το ζήτημα είναι πως η κίνηση στο Διαδίκτυο δεν έχει αλλάξει μόνο ως προς τον όγκο της, αλλά και ως προς τη φύση της  Εμφανίστηκαν πολλοί νέοι τύποι κίνησης από πολλές νέες εφαρμογές βασισμένες στην τεχνολογία ΙΡ, οι οποίες αναπόφευκτα διαφέρουν σε μεγάλο βαθμό όσον αφορά τις λειτουργικές τους απαιτήσεις  ~ 320 million χρήστες 2000:~550 million χρήστες μέχρι το 2005

83 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Το Διαδίκτυο Επόμενης Γενιάς  Next Generation IP, IPnG  Ο αρχικός λόγος που οδήγησε στο IPnG ήταν η εξάντληση του χώρου διευθύνσεων  IPv6

84 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Κριτήρια για το ΙΡ επόμενης γενιάς (IPnG)  Επεκτασιμότητα – Ευελιξία Τοπολογίας – Επίδοση – Στιβαρή Υπηρεσία  Μετάβαση  Ανεξαρτησία Μέσου – Μη-αξιόπιστη Υπηρεσία Datagram – Ρύθμιση  Ασφάλεια  Διευθύνσεις Πολλαπλών Προορισμών (Multicast)  Κινητές Επικοινωνίες  Ποιότητα Υπηρεσίας

85 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Το πρωτόκολλο IPv6  Μεγαλύτερες διευθύνσεις  Ευελιξία στο σχήμα (format) της επικεφαλίδας  Εξελιγμένες επιλογές  Υποστήριξη ανάθεσης πόρων  Πρόληψη επέκτασης του πρωτοκόλλου  Δομημένη ιεραρχία για χειρισμό μεγέθους πίνακα δρομολόγησης

86 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Σχήμα (format) Επικεφαλίδας IPv6  Η νέα επικεφαλίδα είναι πολύ πιο απλή από αυτή του ΙΡv4  Συνολικά, έχει μόνο 8 πεδία από τα 13 που υπήρχαν παλιά  Επίσης, το μήκος της παύει να είναι μεταβλητό και σταθεροποιείται στις 40 οκτάδες. Επομένως, δεν υπάρχει λόγος ύπαρξης ειδικού πεδίου που να αποθηκεύει το μήκος της επικεφαλίδας  Το μόνο πεδίο που παραμένει ίδιο και στις δύο εκδόσεις είναι το πεδίο έκδοσης 4 ψηφίων (bits)

87 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Σχήμα (format) Επικεφαλίδας 031 VersionClassFlow Label Payload LengthNext HeaderHop Limit 128 bit Source Address 128 bit Destination Address

88 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Η επικεφαλίδα IPv4 Τα σκιασμένα πεδία λείπουν από την επικεφαλίδα IPv6 031 VerIHLTotal Length IdentifierFlags Fragment Offset 32 bit Source Address 32 bit Destination Address Service Type Options and Padding Time to Live Header Checksum Protocol

89 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Διευθύνσεις  Το μήκος τους είναι 128 ψηφία (bits) και γράφονται με δεκαεξαδική μορφή σαν 8 ακέραιους 16 ψηφίων (bits) χωρισμένα με “:” (άνω-κάτω τελεία)  Οι διευθύνσεις ανήκουν σε έναν από τους εξής τύπους: Unicast, Multicast, Anycast  Oι νέες διευθύνσεις δεν έχουν προκαθορισμένη δομή  Δεν υπάρχουν σαφή διαχωριστικά ανάμεσα σε δίκτυο, υποδίκτυο και ταυτότητες διαπροσωπειών

90 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου IPv6 -Μοντέλο Διευθυνσιοδότησης Link-Local Site-LocalGlobal  Οι διευθύνσεις αποδίδονται στα σημεία προσαρμογής Καμία αλλαγή από το το IPv4 Model  Το σημείο εφαρμογής αναμένεται να έχει πολλαπλές διευθύνσεις  Οι διευθύνσεις έχουν εύρος Link Local Site Local Global  Οι διευθύνσεις έχουν διάρκεια ζωής έγκυρη και προτιμόμενη διάρκεια ζωής

91 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου IPv6 Timeline (A pragmatic projection) Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3 Q4Q Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3 Q4Q Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3 Q4Q Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3 Q4Q Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3 Q4Q Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3 Q4Q Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3 Q4Q Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3 Q4Q • Consumer adoption <= Duration 5+ years • Application porting <= Duration 3+ years • Early adopter => • Enterprise adoption => adoption <= Duration 3+ years• ISP

92 National Technical University of AthensΤεχνολογίες Διαδικτύου Transition / Co-Existence Techniques IPv4/v6 Enterprise IPv6 Enterprise Service Provider IPv4/IPv6Backbone Translating Gateway IPv6 Router IPv4 Enterprise IPv4 Enterprise Μια μεγάλη σειρά τεχνικών έχουν προσδιοριστεί και πραγματοποιηθεί, που ταξινομούνται σε 3 κατηγορίες:  (1)dual-stackτεχνικές, για να επιτρέψουν στο IPv4 και IPv6 να συνυπάρξουν στις ίδιες μηχανές και δίκτυα  (2)tunneling τεχνικές, για την αποφυγή εξάρτησης από την σειρά όταν γίνεται upgrade hosts, routers, or regions  (3)translation τεχνικές, για να επιτρέψουν σε IPv6-only devices να επικοινωνούν με IPv4-only devices Αναμένεται όλα αυτά να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό


Κατέβασμα ppt "Τεχνολογίες Διαδικτύου National Technical University of Athens."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google