Võrgutehnoloogia MTAT.08.033 Sissejuhatus Erkki Laaneoks (15.09.2016) 1
2
Loengu eesmärk 3
4
Mida ootame arvutivõrgult? 5
Probleeme? Üle mille infot edastada ja kuidas? Mürad, kollisioonid, sumbuvus jms. /Noises, collision, attenuation Odavus (nt. ADSL vs. fiiber vs. el. mag. lained / price (eg. ADSL, fiber, electromagnet waves). Skaleeruvus / scalability Ühilduvus / compatibility Ummistused / congests Usaldusväärsus / reliability... 6
Võrgu protokollistike sünnid 1970 Network Control Program 1973 TCP/IP (DARPA protokollistik) 1974 SNA (IBM-i protokollistik) 1975 DECnet (DEC-i protokollistik) 1977 ISO OSI protokollistik. 1978 TCP/IP v4 1980 IPX/SPX (Novell'i protokollistik). 1983 ARPAnet läks täielikult üle TCP/IP'le. 1984 AppleTalk (Apple protokollistik) 7
OSI-mudel Suure probleemi jaotamisega väiksemateks autonoomseteks osadeks (jaga ja valitse)/divide et impera/divide and rule. OSI-mudel jagab suure probleemi 7 alamprobleemiks. OSI-mudeli kihid: 1. Füüsiline kiht/, 2. Kanalikiht, 3. Võrgukiht, 4. Transpordikiht, 5. Seansikiht, 6. Esituskiht, 7. Rakenduskiht / 1. Physical, 2. Data link, 3. Network, 4. Transport, 5. Session, 6. Presentation, 7. Application Alumine kiht pakub ülemisele kihile teenust/ Lower offer service to upper layer 8
1. Füüsiline kiht/physical layer Tegeldakse otseselt füüsiliste probleemidega (nt. pinged, voolutugevused, füüsiline signaliseerimine, kaablid, otsikud, taktsagedus, füüsiline kodeering)/ eg. voltage, amperage, physical signals&coding, cables, connectors, clock rate,... Protokolle/tehnoloogiaid: IEEE802.3 (Ethernet), V.92, DSL, IEEE802.11 (Wi-Fi),... Andmeühik: bittvõrgutehnoloogia / Data(Erkki unit: bit Laaneoks) 9
10BASE-T Manchesteri kodeering: 10
100BASE-TX (IEEE 802.3u) (1995) 4B/5B MLT-3 pinge (v) pluss-signaal (+1) (0) aeg 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 miinus-signaal (-1) ühe biti kestus 11
Näide, Etherneti 1. kihi alamkihid 802.2, LLC (logical link control) kanalikiht MAC (medium access control) PLS füüsilise protokolli kiht (PHY) füüsiline kiht RS MII GMII PCS PCS PMA PMA PMD PMD AUI PMA füüsilisest meediast sõltuv (PMD) RS MDI AN MDL MDL Etherneti versioon: 10 100 1000 BASE-X 12
2. Kanalikiht / Data link layer Toimub peamiselt füüsiline adresseerimine (lokaalne adresseerimine), andmete kapseldamine ja füüsilises kihis tekkinud vigade kontroll. / physical addressing, encapsulation, mistakes detection Protokolle: IEEE802.3, IEEE802.11, Frame Relay, PPP, ATM,... Andmeühik: kaader / Data unit: frame 13
Miks kapseldust vaja? / why encapsulation? Kapselduste kasutamise sõltuvus vajadustest/encapsulation depend on use. Dünaamilise suurusega dynamic size (nt. Ethernet, Frame Relay, PPP) vs fikseeritud suurusega fixed size (nt. ATM). Pikk kaader (Ethernet) vs lühike kaader (ATM, IEEE802.11) long vs short frame Ballasti osakaal / proportion of ballast (Frame Relay vs IEEE802.11) Sünkroonne/synchronous (SONET/SDH) vs asünkroonne/asynchronous (Ethernet) Miks kontrollsumma kaadris / why checksum? 14
46-1500 4 kontrollsumma 2 tüüp/ pikkus 1 sihtaadress preambula 7 kaadri alguse eraldaja 6 6 lähteaadress baite: andmed + täidis Etherneti kaader /frame kontrollsumma (CRC) poolt kontrollsummaga kaitstud ala 64...1518 baiti Metaandmed? 15
3.Võrgukiht Network layer Toimub loogiline adresseerimine (globaalne adresseerimine)/logical addressing (global scope). Protokolle: IPv4, IPv6, IPX,... Andmeühik/Data unit: pakett/packet. 16
(IP-adresseerimisest jm. käsitleme eraldi loengus) Miks eraldi füüsiline ja loogiline aadress?/why physical and logical addressing? 17
4. Transpordikiht Hoolitseb vookontrolliga seonduva eest (nt. usaldusväärne ühendus osapoolte vahel, saatmiskiirus)/flow control (connection establishing, sending data rate). Asuvad pordid/ports www.iana.org/assignments/port-numbers Protokolle: TCP, UDP, SCTP, DCCP, SPX Andmeühik: segment, datagramm 18
UDP Minimaalse ballastiga ja kiire/minimal overhead and fast. Ei pakuta vookontrolli jms/no flow control Kõik datagrammid peaksid olema iseseisvad/all datagrams sbould be independent. Ebausaldusväärne / unreliable 19
UDP datagramm bitid: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 lähteport sihtport pikkus kontrollsumma andmed... 20
TCP Kompleksne protokoll/complex protocol Võimaldab edastada usaldusväärselt andmevoogu üle võrgu/reliable connections Sisaldab mitmeid ummistuste vastu võitlemise tehnikaid/many technics to minimize congestions Ühendusele orienteeritud/connection oriented Aeglane ja rohkem ballasti võrreldes UDP-ga/ slower and more overhead than UDP 21
TCP-segmendi päis bitid: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 lähteport sihtport järjekorranumber kinnituse number HLEN reserveeritud URG ACK PSH RST SYN FIN kontrollsumma aken kiireloomulise teate viit valikud täidis andmed... 22
TCP-ühenduse loomine Ühenduse algataja (klient) Ühendumise koht (server) LISTEN SYN-SENT jrknr:=x Lipud: SYN jrknr:=y kinnr:=x+1 Lipud: SYN, ACK kinnr:=y+1 Lipud: ACK Aeg ESTABLISHED SYN-RECEIVED ESTABLISHED 23
TCP mõisteid Segmenteerimine / segmentation. Akna suurus / window size Aeglane alustamine / slow start Kinnitused acknowledges Nagle algoritm Laiendused (valikutena). Optional extensions 24
Kasutused / using UDP: Multiedastus/multicast, VoIP, DNS,... TCP: HTTP, IMAP, FTP,... 25
5. Seansikiht/Session layer Kannab hoolt ühenduse seansside jms säärasega seonduva eest./take care about sessions Protokolle: TLS, SSH, RPC, NetBIOS,... 26
6. Esituskiht/Presentation layer Vastutab andmete õigesti loetavuse eest vastuvõtja poolel, formaadib andmeid ja tegeleb andmestruktuuridega, et osapooled saaksid üksteisest üheselt aru/understandable of data, format data, data structures Protokolle: XDR, MIME. (enamasti seotud rakenduskihiga)/related mostly with application layer 27
7.Rakenduskiht (application layer) Konkreetse rakendusprogrammi andmed/application programs data. Protokolle: HTTP, FTP, DNS, SMTP, IMAP,... 28
Kihtidest/About layers Võrgutehnoloogia skoobis peamiselt neli esimest kihti/important are first 4 layers. OSI-mudel sarnane TCP/IP-mudeliga/similar to TCP/IP model Kihtidel võib olla ka alamkihte.there can be also sublayers Mõni protokoll võib katta mitu kihti/some protocols cover more than one layer 29
OSI ja TCP/IP mudeli võrdlus 30
Võrguseadmeid 1. kihi/layer: hub, repiiter/repeater, modem Teise kihi/layer: kommutaator/switch, sild/bridge, võrgukaart/network card. Kolmanda kihi/layer: marsruuter/router, brouter >=4. kihi/layer: NAT, proksid/proxy, tulemüürid/firewall. 31
Lõpetuseks Küsimusi/questions? Tänan kuulamast/thank you for listening. 32