Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Page 1 Δικτύωση & Επικοινωνία Client-Server Κατανεμημένα Συστήματα και Υπηρεσίες Ιστού.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Page 1 Δικτύωση & Επικοινωνία Client-Server Κατανεμημένα Συστήματα και Υπηρεσίες Ιστού."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Page 1 Δικτύωση & Επικοινωνία Client-Server Κατανεμημένα Συστήματα και Υπηρεσίες Ιστού

2 Page 2 Κατανεμημένα Συστήματα Διεργασίες που τρέχουν σε ανεξάρτητες μηχανές και συνεργάζονται χωρίς την ύπαρξη κοινής μνήμης. Πρέπει με κάποιο τρόπο να επικοινωνούν Η διασύνδεσή τους είναι το δίκτυο

3 Page 3 Τύποι σύνδεσης Circuit-switched –δεσμευμένο κανάλι –εγγυημένο bandwidth –[σχεδόν] σταθερό latency Packet-switched –κοινό κανάλι –τα δεδομένα σπάνε σε κομμάτια που ονομάζονται πακέτα –κάθε πακέτο περιέχει την διεύθυνση προορισμού –διαθέσιμο bandwidth  χωρητικότητα καναλιού –μεταβλητό latency

4 Page 4 Τι είναι τα δεδομένα; Για λειτουργική επικοινωνία –κάποια γλώσσα, κάποιες συμβάσεις Για υπολογιστές: –ηλεκτρική κωδικοποίηση των δεδομένων –που είναι η αρχή του πακέτου; –ποια bits περιγράφουν το μήκος; –υπάρχει checksum; που; πως υπολογίζεται; –ποιο είναι το format μιας διεύθυνσης; –ποιο το byte ordering;

5 Page 5 Πρωτόκολλα Αυτές οι εντολές και οι συμβάσεις είναι γνωστά ως πρωτόκολλα

6 Page 6 Διαστρωμάτωση Διευκολύνει την ανάπτυξη λογισμικού και μεγιστοποιεί την ευελιξία: –Τα πρωτόκολλα δικτύου οργανώνονται σε στρώμματα ή επίπεδα (layers) –Μπορούμε να αντικαταστήσουμε ένα στρώμα χωρίς να απαιτηθεί αντικατάσταση και των γειτονικών –Τα υψηλότερα στρώματα λογισμικού δεν χρειάζεται να γνωρίζουν πως θα κτίσουν ένα πακέτο Ethernet … ή ακόμη και να γνωρίζουν ότι χρησιμοποιείται το δίκτυο Ethernet

7 Page 7 Διαστρωμάτωση λογισμικού πρωτοκόλλων

8 Page 8 Ενσωμάτωση δεδομένων σε κάθε επίπεδο πρωτοκόλλου

9 Page 9 Ενσωμάτωση πληροφορίας σε μήνυμα που μεταδίδεται μέσω TCP/IP σε Ethernet δίκτυο

10 Page 10 Διαστρωμάτωση Το δημοφιλέστερο μοντέλο για την διαστρωμάτωση μοντέλο αναφοράς OSI Δημιουργήθηκε από τον ISO 7 επίπεδα πρωτοκόλλων

11 Page 11 Μοντέλο Αναφοράς OSI : Επίπεδο 1 Μεταδίδει και λαμβάνει δεδομένα στο φυσικό μέσο επικοινωνίας. Δεν ενδιαφέρεται για το περιεχόμενο. επίπεδα τάσεων, ταχύτητα, σύνδεσμοι Physical 1 Παραδείγματα: RS-232, 10BaseT, , Bluetooth

12 Page 12 Data Link Μοντέλο Αναφοράς OSI : Επίπεδο 2 Ανιχνεύει και διορθώνει λάθη. Οργανώνει τα δεδομένα σε πακέτα πριν τα περάσει προς τα κάτω στρώματα. Κρατά λογαριασμό για τη σειρά των πακέτων (αν χρειάζεται) Λαμβάνει acknowledgements από τον παραλήπτη. Physical 1 2 Παραδείγματα : Ethernet MAC, PPP, SLIP

13 Page 13 Network Data Link Μοντέλο Αναφοράς OSI : Επίπεδο 3 Αναμεταδίδει και δρομολογεί τα πακέτα πληροφορίας προς τον προορισμό. Διαχειρίζεται το ταξίδι των πακέτων και βρίσκει ενδιάμεσους σταθμούς (αν χρειάζεται). Physical Παραδείγματα : IP (IPv4, IPv6), X.25

14 Page 14 Transport Network Data Link Μοντέλο Αναφοράς OSI : Επίπεδο 4 Παρέχει μια αξιόπιστη διεπαφή για end-to-end (εφαρμογή-προς-εφαρμογή) επικοινωνία. Διαχειρίζεται τον έλεγχο ροής. Μπορεί να εξασφαλίζει τη σωστή σειρά των πακέτων, και να αναμεταδίδει χαμένα πακέτα Η διεπαφή δικτύου μοιάζει με ένα mailbox. Physical Παραδείγματα : TCP, UDP

15 Page 15 Session Transport Network Data Link Μοντέλο Αναφοράς OSI : Επίπεδο 5 Υπηρεσίες για τον συντονισμό διαλόγου και διαχείριση της ανταλλαγής δεδομένων. Λειτουργεί ως διακόπτης υλοποιημένος σε λογισμικό. Διαχειρίζεται πολλαπλές λογικές συνδέσεις. Κρατά λογαριασμό για το ποιος μιλάει: έναρξη και τερματισμός επικοινωνίας. Physical Παραδείγματα : HTTP 1.1, SSL, NetBIOS

16 Page 16 Presentation Session Transport Network Data Link Μοντέλο Αναφοράς OSI : Επίπεδο 6 Αναπαράσταση δεδομένων Ενδιαφέρει η σημασία των data bits Μετατροπή μεταξύ διαφορετικών αναπαραστάσεων σε επίπεδο μηχανής Physical Παραδείγματα : XDR, ASN.1, MIME, MIDI

17 Page 17 Application Presentation Session Transport Network Data Link Μοντέλο Αναφοράς OSI : Επίπεδο 7 Συλλογή από πρωτόκολλα επιπέδου εφαρμογής Physical Παραδείγματα : (SMTP, POP, IMAP) file transfer (FTP) directory services (LDAP)

18 Page 18 Ορολογία Δικτύων

19 Page 19 Local Area Network (LAN) Δίκτυο επικοινωνίας –μικρή περιοχή (κτίριο, ομάδα κτιρίων) –κοινό (μερικές φορές και διαμοιραζόμενο) μέσο μετάδοσης –υψηλός ρυθμός δεδομένων (συχνά): 1 Mbps – 1 Gbps –μικρό latency –ομότιμες συσκευές κάθε συσκευή μπορεί να αρχικοποιήσει μια μεταφορά δεδομένων όπως κάθε άλλη συσκευή Τα βασικά συστατικά ενός LAN είναι οι σταθμοί εργασίας –οι υπολογιστικές μηχανές ενός LAN ονομάζονται κόμβοι (nodes)

20 Page 20 Σύνδεση κόμβων σε LAN ? δίκτυοΥπολογιστής (=κόμβος)

21 Page 21 Σύνδεση κόμβων σε LAN δίκτυουπολογιστής Adapter –expansion slot (PCI, PC Card, USB) –συνήθως είναι ενσωματωμένο στο main board Οι adapters αναφέρονται και σαν Network Interface Cards (NICs) ή adapters ή Network Interface Component

22 Page 22 Μέσο Σύρματα (ή RF, IR) συνδέουν τις συσκευές που απαρίζουν το LAN μεταξύ τους Twisted pair –Πιο κοινά: STP: shielded twisted pair UTP: unshielded twisted pair (π.χ. τηλεφωνικό καλώδιο, Ethernet 10BaseT) Ομοαξονικό καλώδιο –Thin (παρόμοιο με το καλώδιο της TV) –Thick (π.χ. 10Base5, ThickNet) Οπτική ίνα Ασύρματο

23 Page 23 Hubs, routers, bridges Hub –Συσκευή που λειτουργεί ως κεντρικός κόμβος για τα καλώδια του LAN –Παίρνει δεδομένα από τη μια θύρα και τα στέλνει σε όλες τις άλλες θύρες Switch –Μετακινεί δεδομένα από τη θύρα εισόδου στη θύρα εξόδου. –Αναλύει τα πακέτα και προσδιορίζει τη θύρα προορισμού και δημιουργεί μια λογική σύνδεση μεταξύ των θυρών. –Διασυνδέει διαφορετικά ομοειδή LANs, κυρίως τύπου Ethernet. Concentrator ή repeater –Αναπαράγει τα δεδομένα που φθάνουν Bridge –Συνδέει δύο LANs διαφορετικού τύπου –Σύνδεση στο data link layer (επίπεδο 2) Router –Προσδιορίζει το επόμενο σημείο του δικτύου προς το οποίο θα μετακινηθεί ένα πακέτο –Συνδέει διαφορετικούς τύπους δικτύων LAN και WAN στο network layer (επίπεδο 3)

24 Page 24 Τοπολογία δικτύου Bus Network

25 Page 25 Τοπολογία δικτύου Tree Network

26 Page 26 Τοπολογία δικτύου Star Network

27 Page 27 Τοπολογία δικτύου Ring Network

28 Page 28 Τοπολογία δικτύου Mesh (=Πλέγμα) Network

29 Page 29 Παράδειγμα ενός internetwork

30 Page 30 Δίκτυα μετάδοσης Baseband –Όλοι οι κόμβοι μοιράζονται ισότιμα την πρόσβαση στο μέσον του δικτύου –Τα δεδομένα χρησιμοποιούν το πλήρες bandwidth του μέσου μετάδοσης Broadband –Τα δεδομένα χρησιμοποιούν τμήμα του μέσου μετάδοσης το οποίο διαιρείται σε κανάλια (μπάντες συχνοτήτων)

31 Page 31 Baseband: Ethernet IEEE πρότυπο standard Ταχύτητες: 100 Mbps - 1 Gbps σήμερα –Ethernet: 10 Mbps –Fast Ethernet: 100 Mbps –Gigabit Ethernet: 1 Gbps –10 Gbps, 100 Gbps Η μέθοδος πρόσβασης στο δίκτυο είναι Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) –Ο κόμβος ακούει πρώτα αν το δίκτυο είναι κατηλειμένο –Αποστέλλει δεδομένα –Ελέγχει αν υπάρχει σύγκρουση –Αναμεταδίδει σε περίπτωση σύγκρουσης

32 Page 32 ethernet Ασύρματο Ethernet Ασύρματο (τοπολογία αστέρι) – (1-2 Mbps) –802.11b (11 Mbps Mbps πρακτικά) –802.11a (54 Mbps Mbps πρακτικά) –802.11g (54 Mbps - 32 Mbps πρακτικά) –802.11n (108 Mbps Mbps πρακτικά) Access Point

33 Page 33 Σύνδεση στο Internet DSL router –Ethernet μετατρέπεται σε ATM data stream –Μέχρι 20 Mbps έως ~ 2 km. –POTS περιορίζεται σε Hz –DSL λειτουργεί > 3500 Hz Modem –Δεδομένα διαμορφώνονται επάνω από το εύρος ζώνης της φωνής ( Hz) –Σειριακό interface στο τερματικό –V.92: 48 kbps download, περίπου 56 kbps upload –Χρήση του PPP ή SLIP για τη γεφύρωση με IP πρωτόκολλο

34 Page 34 Σύνδεση στο Internet Οπτική ίνα –Ethernet interface –E.g., Verizon’s FiOS 30 Mbps Wireless: –WiMax –GPRS (<32 Kbps)

35 Page 35 Clients και Servers Αποστολή μηνυμάτων στις εφαρμογές –όχι απλά στις μηχανές Ο client πρέπει να στείλει δεδομένα στην διεργασία που επιθυμεί –Η server διεργασία πρέπει να στείλει τα δεδομένα απάντησης πίσω στην διεργασία πελάτης. Για να προσφέρει μια υπηρεσία, ένας server πρέπει να έχει μια διεύθυνση μεταφοράς για μια συγκεκριμένη υπηρεσία.

36 Page 36 Διεύθυνση μηχανής έναντι διεύθυνση μεταφοράς

37 Page 37 Επίπεδο Μεταφοράς (Transport Layer) Το στρώμα του λογισμικού που δέχεται ένα μήνυμα για αποστολή στο δίκτυο και πιο συγκεκριμένα σε μια απομακρυσμένη μηχανή (= διεργασία). Δύο κατηγορίες πρωτοκόλλων: connection-oriented πρωτόκολλα connectionless πρωτόκολλα

38 Page 38 Connection-oriented Πρωτόκολλα 1.εγκαθίδρυση σύνδεσης 2.[διαπραγμάτευση] 3.ανταλλαγή δεδομένων 4.τερματισμός σύνδεσης

39 Page 39 Connection-oriented Πρωτόκολλα virtual circuit υπηρεσία –παρέχει την ψευδαίσθηση ενός αποκλειστικού καναλιού –Παρέχεται εγγύηση άφιξης μηνυμάτων σε ορθή σειρά –η εφαρμογή δεν χρειάζεται να προμηθεύει τη διεύθυνση παράδοσης σε κάθε μήνυμα έναντι circuit-switched υπηρεσία 1.εγκαθίδρυση σύνδεσης 2.[διαπραγμάτευση] 3.ανταλλαγή δεδομένων 4.τερματισμός σύνδεσης κλήση αριθμού [επιλογή γλώσσας] ομιλία τερματισμός αναλογία με τηλεφωνική κλήση

40 Page 40 Connectionless Πρωτόκολλα - χωρίς αποκατάσταση σύνδεσης - αποστολή/λήψη δεδομένων (διεύθυνση παραλαβής  πακέτο) - χωρίς τερματισμό σύνδεσης

41 Page 41 Connectionless Πρωτόκολλα datagram υπηρεσία –ο client δεν είναι σίγουρος εάν το μήνυμα έφθασε στον προορισμό –δεν διατηρείται κάποια κατάσταση επικοινωνίας στον client ή server –φθηνότερη αλλά λιγότερο αξιόπιστη έναντι της virtual circuit υπηρεσίας χωρίς αποκατάσταση σύνδεσης - αποστολή/λήψη δεδομένων (διεύθυνση παραλαβής  πακέτο) - χωρίς τερματισμό σύνδεσης ρίψη γράμματος στο ταχ. κουτί (διεύθυνση  γράμμα) αναλογία με ταχυδρομείο

42 Page 42 Ethernet Επίπεδα 1 & 2 του OSI μοντέλου –Physical (1) Καλώδια: 10Base-T, 100Base-T, 1000Base-T, κτλ. –Data Link (2) Ethernet γεφύρωση Data frame ανάλυση Data frame μετάδοση Ανίχνευση λαθών Αναξιόπιστο, connectionless επικοινωνία

43 Page 43 Ethernet 48-bit ethernet address Πακέτο μεταβλητού-μεγέθους –1518-byte MTU 18-byte header, 1500 bytes data Πακέτο γίγας για Gigabit ethernet –9000-byte MTU dest addrsrc addr frame length 6 bytes 2 data (payload)CRC bytes 18 bytes + data

44 Page 44 IP – Internet Protocol Γεννήθηκε το 1969 ως ένα ερευνητικό δίκτυο για 4 μηχανές Χρηματοδοτήθηκε από το υπουργείο άμυνας (ARPA) Στόχος: Να δημιουργηθεί ένα αποδοτικό και αξιόπιστο δίκτυο που θα μπορεί να συνδέσει ετερογενείς μηχανές και να συνδέσει διαφορετικά δίκτυα μεταξύ τους.

45 Page 45 Internet Protocol Connectionless πρωτόκολλο που σχεδιάστηκε για να διαχειρισθεί τη διασύνδεση μεγάλου αριθμού τοπικών και ευρείας κλίμακας δίκτυα που απαρτίζουν σήμερα το internet Το IP μπορεί να δρομολογήσει μηνύματα από το ένα φυσικό δίκτυο στο άλλο.

46 Page 46 IP διευθυνσιοδότηση Κάθε υπολογιστής σε ένα IP δίκτυο έχει μια μοναδική διεύθυνση μήκους 32 bit που χαρακτηρίζει το network layer interface: –IP διεύθυνση  διεύθυνση μηχανής (π.χ. Ethernet address) Ένας υπολογιστής που συνδέεται σε πολλά φυσικά δίκτυα θα έχει πολλές IP διευθύνσεις –Μια για κάθε δίκτυο

47 Page 47 IP χώρος διευθύνσεων 32-bit διευθύνσεις  > 4 δισεκατ. διευθύνσεις! Οι routers όμως θα χρειάζονται πίνακες με ισάριθμες εγγραφές Σχεδίαση των πινάκων δρομολόγησης ώστε μια εγγραφή να μπορεί να καλύψει πολλαπλές διευθύνσεις –Ιεραρχία: διευθύνσεις που είναι γεωγραφικά κοντά (π.χ. στον ίδιο οργανισμό) θα μοιράζονται ένα κοινό πρόθεμα

48 Page 48 IP διευθυνσιοδότηση : δίκτυα & κόμβοι τα πρώτα 16 bits αναγνωρίζουν το Παν. Αιγαίου εξωτερικοί routers χρειάζονται μόνον μια εγγραφή –Δρομολόγηση των *.* στο Παν. Αιγαίου icsd.aegean.gr C3 FB math.aegean.gr C3 FB 0D 03 network #host #

49 Page 49 IP διευθυνσιοδότηση : δίκτυα & κόμβοι IP διεύθυνση –network #: αριθμός δικτύου που ανήκει ο υπολογιστής –host #: αριθμός κόμβου (υπολογιστή) στο δίκτυο χρησιμοποιούμε το network # για να δρομολογήσουμε τα πακέτα στο σωστό δίκτυο χρησιμοποιούμε το host # για να μιλήσουμε με έναν συγκεκριμένο υπολογιστή

50 Page 50 IP διευθυνσιοδότηση Πρόβλεψη: –λίγα μεγάλα δίκτυα και πολλά μικρά –δημιουργία διαφορετικών κλάσεων (classes) δικτύων –τα πρώτα bits μιας IP διεύθυνσης προσδιορίζουν την κλάση Για να είναι εφικτή η υποστήριξη επιπλέον δικτύων σ’ έναν οργανισμό : χρησιμοποιούμε μερικά από τα high bits του host number για να ορίσουμε ένα “δίκτυο εντός δικτύου – subnet classleading bitsbits for net #bits for host # A07 (128)24 (16M) B1014 (16K)16 (64K) C11021 (2M)8 (256)

51 Page 51 IP διευθυνσιοδότηση IBM: – xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxxx network # 8 bits host # 24 bits xxxxxx xxxxxxxxx network # 8 bits host # 14 bits Subnet within IBM (internal routers only) subnet # 10 bits

52 Page 52 IP ειδικές διευθύνσεις All bits 0 –Έγκυρη μόνο ως διεύθυνση πηγής –Αναφέρεται ως “όλες οι διευθύνσεις για αυτή τη μηχανή” –Δεν είναι έγκυρη διεύθυνση για αποστολή στο δίκτυο All host bits 1 –Έγκυρη μόνο ως διεύθυνση προορισμού –Broadcast στο δίκτυο All bits 1 –Έγκυρη μόνο ως διεύθυνση προορισμού –Broadcast σε όλα τα απ’ ευθείας συνδεδεμένα δίκτυα Leading bits 1110 –Class D network (multicast group) : δεσμευμένη για τοπική μετάδοση – loopback στον ίδιο τον υπολογιστή (localhost)

53 Page 53 Domain Name Server (DNS) Σ’ ένα IP δίκτυο οι υπολογιστές ονομάζονται ιεραρχικά, π.χ. hra.icsd.aegean.gr Για να βρούμε μια IP διεύθυνση με βάση το όνομα γίνεται αναζήτηση σε μια ΒΔ. Τα ερωτήματα στην ΒΔ τα διαχειρίζεται μια κατανεμημένη υπηρεσία που είναι γνωστή ως Domain Name Server ή DNS

54 Page 54 Εξάντληση των διευθύνσεων Τεράστια ανάπτυξη του Διαδικτύου Η πολιτική των κλάσεων οδηγεί σε σπάταλη κατανομή των δικτύων –Πολλές αχρησιμοποίητες διευθύνσεις εντός του δικτύου Κάθε υπολογιστής που συνδέεται στο Διαδίκτυο χρειάζεται μια μοναδική σε όλον τον κόσμο διεύθυνση (IP address) Λύσεις: CIDR, NAT, IPv6

55 Page 55 Classless Inter-Domain Routing (CIDR) Εγκατάλειψη των class A, B, C διευθύνσεων: –Επί τούτου προσδιορισμός του # of bits για το network number –έναντι των προκαθορισμένων 8 (A), 16 (B), 24 (C) bits Αποδοτικότερη κάλυψη των αναγκών ενός οργανισμού Οργανισμός που χρειάζεται 1000 διευθύνσεις : –ζητά έναν 22-bit network number (1024 hosts) αντί για class B address(64K hosts)

56 Page 56 Classless Inter-Domain Routing Πως ένας router μπορεί να ξέρει # bits για το network? Μια CIDR address πρέπει να το προσδιορίζει: 32-bit-address/bits-for-network-prefix – /16 –/27 : 1/8 of a class C (32 hosts) –/24 : class C –/16 : class B Η διαχείριση των CIDR addresses & prefixes μπορεί να είναι επίπονη!

57 Page 57 IPv6 vs. IPv4 IPv4 –4 byte (32 bit) addresses IPv6: –16-byte (128 bit) addresses 3.6 x possible addresses –Αρκετό για 7 x IP διευθύνσεις / m 2 επί της γης! 8 x times more addresses than IPv4 –8-bit hop limit (Time To Live) –Flow label (20-bits)

58 Page 58 Network Address Translation (NAT) External IP address Internal IP address x

59 Page 59 Network Address Translation (NAT) Όταν ένας υπολογιστής στο εσωτερικό δίκτυο ενός οργανισμού στέλνει ένα UDP/TCP πακέτο σ’ έναν υπολογιστή στο Διαδίκτυο, ο router του οργανισμού που λαμβάνει το πακέτο, αποθηκεύει την source IP address και port number σε μια διαθέσιμη εγγραφή του πίνακα μετάφρασης διευθύνσεων. Ο router αντικαθιστά την source IP address με την δικιά του IP στο πακέτο και το source port number με ένα virtual port number το οποίο είναι δείκτης στην εγγραφή του πίνακα που περιέχει τα στοιχεία διεύθυνσης του υπολογιστή αποστολέα. Το πακέτο με τα αλλαγμένα IP και port number προωθείται από τον router προς τον παραλήπτη. Ο πίνακας μετάφρασης διευθύνσεων περιέχει μια απεικόνιση από το virtual port number στην πραγματική IP address και port number του αποστολέα υπολογιστή στο εσωτερικό δίκτυο. Όταν ο router λαμβάνει ένα UDP/TCP πακέτο από το Διαδίκτυο χρησιμοποιεί το destination port number στο πακέτο για να βρει την κατάλληλη εγγραφή στον πίνακα μετάφρασης. Αντικαθιστά την διεύθυνση και port number προορισμού στο πακέτο με αυτά που κρατά ο πίνακας για τον εσωτερικό υπολογιστή παραλήπτη του πακέτου.

60 Page 60 Φθάνοντας το μήνυμα στον υπολογιστή Το IP είναι ένα λογικό δίκτυο που κτίζεται πάνω από διάφορα φυσικά δίκτυα Υποστήριξη ΛΣ για IP: IP driver IP driver network driver send data send packet to wirefrom wire receive packet receive data

61 Page 61 IP driver αρμοδιότητες Λαμβάνει λειτουργικές παραμέτρους από τον device driver –Maximum packet size (MTU) –Λειτουργίες για την αρχικοποίηση των HW headers –Μήκος του HW header Δρομολόγηση πακέτων –Από το ένα φυσικό δίκτυο στο άλλο Κατακερματισμός πολύ μεγάλων πακέτων Send operations για λογαριασμό υψηλότερων επιπέδων Λήψη δεδομένων από τον device driver Απόρριψη bad/expired data

62 Page 62 Device driver αρμοδιότητες Ελέγχει το network interface card Επεξεργάζεται διακοπές από το network interface –Λαμβάνει πακέτα –Τα στέλνει στον IP driver Λαμβάνει πακέτα από τον IP driver –Τα στέλνει στο hardware –Εξασφαλίζει την αποστολή των πακέτων χωρίς συγκρούσεις

63 Page 63 Network device Η Network card εξετάζει τα πακέτα που ταξιδευουν στο καλώδιο –Συγκρίνει την destination address Πριν αποστείλει ένα πακέτο πρέπει να το φακελώσει (enveloped) για το φυσικό δίκτυο device header payload IP headerIP data

64 Page 64 Device addressing IP address  ethernet address Address Resolution Protocol (ARP) 1.Έλεγχος της τοπικής ARP cache 2.Αποστολή broadcast μηνύματος με αίτημα την εύρεση ethernet address για μια μηχανή με συγκεκριμένη IP address 3.Αναμονή για απάντηση (με timeout)

65 Page 65 Routing Router –Ένας κόμβος μεταγωγής που συνδέει δύο ή περισσότερες γραμμές μετάδοσης (π.χ. Ethernet) –Δρομολογεί πακέτα από το ένα δίκτυο στο άλλο (OSI επίπεδο 3) –Υλικό ειδικού σκοπού ή Η/Υ γενικού σκοπού με δύο ή περισσότερες κάρτες δικτύου

66 Page 66 Routing σε WAN

67 Page 67 Πίνακες δρομολόγησης

68 Page 68 Δρομολόγηση Τα πακέτα περνούν από διάφορους ενδιάμεσους σταθμούς (hops) πριν καταλήξουν στον προορισμό τους –Εύρεση μονοπατιού σε γράφο Λειτουργία router –έλεγχος διεύθυνσης προορισμού If destination = local address, deliver locally –else Increment hop count (discard if hop # = TTL) Use destination address to search routing table Each entry has address and netmask. Match returns interface Transmit to destination interface Στατικό routing

69 Page 69 Δυναμικό Routing Κλάση πρωτοκόλλων μέσω των οποίων οι κόμβοι μπορούν να προσαρμόσουν τους πίνακες δρομολόγησης ώστε να είναι ενημερωμένοι σε σχέση με αλλαγές στο φορτίο του δικτύου ή αποτυχίες κόμβων του δικτύου Κόστος διαδρομής: –Hop count (# routers στο μονοπάτι) –Time: Tic count – time in 1/18 second intervals

70 Page 70 Πρωτόκολλα Δυναμικού Routing RIP (Routing Information Protocol) Ανταλλαγή routing tables με γειτονικούς routers σε εσωτερικά δίκτυα Επιλογή καλύτερου route εάν υπάρχουν πολλές εναλλακτικές επιλογές OSPF (Open Shortest Path First) Έλεγχος της κατάστασης του καναλιού σύνδεσης σε κάθε γείτονα. Αποστέλλει την κατάσταση διαθεσιμότητας καναλιού στους γείτονες. Το κόστος μπορεί να ορισθεί ως προς την αξιοπιστία και χρόνο BGP (Border Gateway Protocol) TCP σύνδεση μεταξύ ζευγαριών μηχανών Επιλογή διαδρομής βασισμένη σε distance vector Ανταλλαγή πληροφορίας για προσβάσιμα δίκτυα Περιοδικά keep-alive μηνύματα

71 Page 71 RIP routing algorithm Περιοδικά, και όταν το τοπικό routing table αλλάζει, κάθε router, αποστέλλει τον πίνακά του σε όλους τους προσπελάσιμους γείτονες. Δηλαδή, στέλνει ένα RIP πακέτο που περιέχει ένα αντίγραφο του πίνακα σε κάθε λειτουργικό κανάλι (link) στο οποίο συνδέεται. Όταν ένας γειτονικός router λαμβάνει ένα RIP πακέτο, εάν περιέχει μια διαδρομή σ’ έναν καινούριο προορισμό (router), ή μια καλύτερη (μικρότερου κόστους) διαδρομή σε γνωστό προορισμό, τότε ενημερώνει κατάλληλα τον πίνακα. Εάν το πακέτο παραλήφθηκε από το κανάλι n και περιέχει διαφορετικό κόστος από τον τοπικό πίνακα για μια διαδρομή που ξεκινά από το κανάλι n, τότε αντικαθιστά το τοπικό κόστος με το νέο κόστος. Το παραπάνω γίνεται επειδή το RIP πακέτο ήρθε από έναν router o οποίος είναι εγγύτερα στον σχετικό προορισμό και συνεπώς είναι πιο έγκυρος για να προσδιορίσει κόστος διαδρομών που περνούν από αυτόν.

72 Page 72 RIP routing algorithm

73 Page 73 RIP routing algorithm Στον προηγούμενο ψευδοκώδικα T r είναι ο πίνακας που λαμβάνεται από άλλον router και Τ l είναι ο τοπικός πίνακας. Η συχνότητα t με την οποία οι πίνακες μεταδίδονται από τον έναν router στον άλλο, ακόμη και εάν δεν έχει συμβεί κάποια αλλαγή, έχει προβλεφθεί για εξασφάλιση, για παράδειγμα στην περίπτωση που κάποιο πακέτο RIP χαθεί. Η τιμή t για το Διαδίκτυο είναι 30 seconds. Κάθε router παρακολουθεί τα κανάλια στα οποία συνδέεται για σφάλματα. Όταν αναγνωρίσει ένα ελαττωματικό κανάλι n, τότε θέτει το κόστος του ίσο με  για όλες τις εγγραφές στον τοπικό πίνακα που αναφέρονται στο κανάλι αυτό και εκτελεί την λειτουργία Send. Όταν αυτή η πληροφορία διαδοθεί στους γειτονικούς routers τότε θα επεξεργασθεί σύμφωνα με την λειτουργία Receive (ισχύει ότι  +1=  ) και σιγά σιγά θα διαδοθεί και σε άλλους κόμβους μέχρι να φθάσει σε κάποιον, εάν υπάρχει, που έχει έγκυρη σύνδεση με τους προορισμούς που είχαν πρόβλημα.

74 Page 74 Transport-layer protocols πάνω από IP IP στέλνει πακέτα στη μηχανή –Δεν παρέχεται μηχανισμός για τον προσδιορισμό της εφαρμογής που στέλνει ή λαμβάνει Το Transport layer χρησιμοποιεί ένα port number για τον προσδιορισμό της εφαρμογής TCP – Transmission Control Protocol UDP – User Datagram Protocol

75 Page 75 TCP – Transmission Control Protocol Virtual circuit service (connection-oriented) Αποστέλλει acknowledgement για κάθε πακέτο που λαμβάνεται Checksum για την εγκυροποίηση των δεδομένων Τα δεδομένα μπορεί να μεταδίδονται ταυτόχρονα και προς τις δύο κατευθύνσεις

76 Page 76 UDP – User Datagram Protocol Datagram service (connectionless) Τα δεδομένα μπορεί να χαθούν Τα δεδομένα μπορεί να φθάσουν εκτός σωστής σειράς Υποστηρίζεται checksum για τα δεδομένα, αλλά όχι επαναμετάδοση –Απόρριψη των μη-ακέραιων πακέτων (bad packets)

77 Page 77 IP header device header payload IP headerIP data TCP/UDP header total length options and pad svc type (TOS) vershlen fragment identificationflagsfragment offset TTLprotocolheader checksum source IP address destination IP address 20 bytes

78 Page 78 Headers: TCP & UDP device header IP headerIP data TCP/UDP header src portdest port seq number ack number hdr len flags checksumurgent ptr options and pad -window src portdest port seg lengthchecksum TCP header UDP header 20 bytes 8 bytes payload

79 Page 79 Device header (Ethernet II) device header IP headerIP data TCP/UDP header dest addrsrc addr frame type 6 bytes 2 dataCRC bytes 18 bytes + data payload

80 Page 80 Προβλήματα QoS στο IP Μεγάλη κυκλοφορία στο δίκτυο –Συμφόρηση Μη-αποδοτική μετάδοση πακέτου –59 bytes για την αποστολή 1 byte μεTCP/IP! –20 bytes TCP + 20 bytes IP + 18 bytes ethernet Αναξιόπιστη παράδοση –Λογισμικό για διάσωση – TCP/IP Μη-προβλέψιμη παράδοση πακέτου

81 Page 81 IP ανίχνευση ροής Ανίχνευση ροής στους routers: –Ροή: σύνολο πακέτων από μια εφαρμογή (address:port) σε μια άλλη (address:port) που μεταδίδονται με το ίδιο πρωτόκολλο –Το δίκτυο ελέγχει το ρυθμό ροής πακέτων είτε καθυστερώντας τη μετάδοση πακέτων, είτε με την απόρριψη πακέτων –Με την τεχνική της ανίχνευσης ροής: απόρριψη TCP πακέτων υπέρ UDP Εγκατάλειψη της UDP ροής για να εξασφαλισθεί QoS για άλλες ροές Με την ανίχνευση ροής επιτυγχάνεται: –Traffic Shaping Αναγνώριση κυκλοφοριακής ροής Αποθήκευση πακέτων σε ώρες αιχμής και απελευθέρωση αργότερα Κανάλι υψηλού-bandwidth με Κανάλι χαμηλού-bandwidth –Traffic Policing Απόρριψη κυκλοφορίας που υπερβαίνει το όριο του δικτύου

82 Page 82 Αντιμετώπιση συμφόρησης FIFO ουρές Ουρές προτεραιότητας Flow-based weighted fair queuing –Ομαδοποίηση όλων των πακέτων μιας κοινής ροής Class-based weighted fair queuing –Βάσει πρωτοκόλλου, λίστας ελέγχου πρόσβασης, κτλ. Άλλες ουρές

83 Page 83 Διαφοροποίηση υπηρεσιών (soft QoS) Κάποια κυκλοφορία πακέτων έχει περισσότερα προνόμια από κάποια άλλη –Στατιστική επιβεβαίωση – όχι εγγυημένη –TOS bits & Diff-Serv στο IP header Η χρήση τους είναι περιορισμένη στο Διαδίκτυο διότι απαιτεί την σύμπνοια των επικοινωνούντων μερών σε κάθε περίπτωση.

84 Page 84 TOS bits Ετικέτα στο IP header που χρησιμοποιούν οι routers TOS: Type Of Service, 4 bits –Minimum Delay [0x10] FTP, telnet, ssh –Maximum Throughput [0x08] ftp-data, www –Maximum reliability [0x04] SNMP, DNS –Minimum cost [0x02] NNTP, SMTP RFC 1349, July, 1992

85 Page 85 Διαφοροποίηση υπηρεσιών (Diff-Serv) Αναθεώρηση ερμηνείας των ToS bits ToS πεδίο στο IP header –Differentiated Sevices Control Point (DSCP) pppdtr-- Priority: 0-7 Reliability: normal/high Throughput: normal/high Delay: normal/low RFC 2475, December 1998

86 Page 86 Εγγυημένο QoS (hard QoS) Εγγύηση μέσω end-to-end δέσμευσης πόρων

87 Page 87 Reservation & Delivery Protocol RSVP: ReSerVation Protocol –Οι κόμβοι αιτούνται συγκεκριμένο quality of service –Οι routers δεσμεύουν πόρους –RFC 2205

88 Page 88 Media Delivery Protocols Real-Time Control Protocol (RTCP) –Παρέχει ενημέρωση για QoS (jitter, loss, delay) –RFC 3550 RTP: Real-Time Transport Protocol –Δεν είναι routing πρωτόκολλο –Δεν παρέχει εγγυήσεις –Παρέχει: Payload identification sequence # time stamp RTP/RTCP δεν παρέχουν QoS ελέγχους

89 Page 89 ATM: Asynchronous Transfer Mode Τέλη δεκαετίας 1980 Στόχος: Κοινό δίκτυο για φωνή & δεδομένα networking Χαμηλό bandwidth σε σταθερή βάση Υψηλό bandwidth κατά κύματα

90 Page 90 ATM Παραδοσιακό φωνητικό δίκτυο –Circuit switching Ακριβό Φτωχή αξιοποίηση των πόρων Δεν επιτρέπει multicasting ATM –Βασίζεται σε fixed-size πακέτα πάνω από virtual circuits –Fixed-size cells παρέχουν την δυνατότητα για predictive scheduling –Μεγάλα cells δεν θα καθυστερούν μικρότερα –Γρήγορο switching

91 Page 91 ATM Τρέχον πρότυπο: –53-byte cell: 48-byte data, 5-byte header Ο αποστολέας προσδιορίζει το είδος της κυκλοφορίας κατά την σύνδεση : CBRConstant bit-ratebandwidthUncompressed video, voice VBRVariable bit-rateAvg, peak bandwidth Compressed video, voice ABRAvailable bit-rate-none-ftp, web access

92 Page 92 ATM Μικρά cells  πολλά interrupts σε κάθε υπολογιστή –>100,000/second ATM hardware υποστηρίζει ATM Adaptation Layer (AAL) –Μετατρέπει cells σε variable-sized (μεγαλύτερα) πακέτα: AAL 1: for CBR AAL 2: for VBR AAL 3/4: ABR data AAL 5: ABR data, simplified AAL 6: MPEG-2 video

93 Page 93 Ερωτήσεις;


Κατέβασμα ppt "Page 1 Δικτύωση & Επικοινωνία Client-Server Κατανεμημένα Συστήματα και Υπηρεσίες Ιστού."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google