6558/g558 datakommunikation

6558/G558DATAKOMMUNIKATION

Kapitel 4: Internät

Internät

• OSI-nätverksmodellens nätverksnivå

• Målsättning: att koppla ihop nätverk av olika hårdvaruuppbyggnad till ett transparent samverkande nätverk

• Globalt adresseringssystem

• Servicemodell: kända egenskaper och kända tillkortakommanden!

Nätverksnivåns servicemodell

• Datagrambaserad (connectionless)• Best effort-befordran (opålitlig)

– paket försvinner, inget försök att korrigera!– paket kommer fram i oordning– paket skickas dubbelt– paket kan dröja en lång stund

• Datagramformat: Internet Protocol IPv4

Sammanlänkning av nätverk

• Heterogen fysisk nivå och datalänksnivå: hur överbrygga dem?

R2

R1

H4

H5

H3H2H1

Network 2 (Ethernet)


H6

Network 4(point-to-point)

H7 R3 H8

Network 3 (FDDI)

Protokollstack

R1 R2 R3

H1 H8

ETH FDDI

IP

ETH

TCP

FDDI PPP PPP ETH

IP

ETH

TCP

IP IP IP

Internet protokollet: paket

Version HLen TOS Length

Ident Flags Offset

TTL Protocol Checksum

SourceAddr

DestinationAddr

Options (variable) Pad(variable)

0 4 8 16 19 31

Data

Internet protokollet: paket

• Version– Internetprotokollets version: 4, 6, ...

• HLen – Headerns längd (enhet: 32-bitars ord), max 15, header max 60

bytes– 5 ord om inga Options finns

• TOS– Type of Service: differentiering av befordringsprioritering

• Length– Datagrammets (paketets) längd, inkluderande headern, i bytes.– Maximum 65535

• Fragmentation: Ident, Flags, Offset– ursprungliga datagrammets id, sändaren väljer– flag = 0 om paketet är hela datagrammet eller första fragmentet– flag = 1 om paketet är andra eller senare fragment– offset != 0 ifall flag = 1

Internet protokollet: paket• TTL

– Time To Live, dekrementeras vid varje router– normalt 64

• Protocol– demultiplexer för högre protokoll, 6 (TCP), 17 (UDP)

• Checksum– header checksum: antag att den är noll både då man beräknar

den och när man kollar den. OBS! Data ingår inte!• Adressering:

– SourceAddr, 4 bytes, IP-adress– DestinationAddr, 4 bytes, IP-adress

• Options– max (15-5)*4 = 40 bytes

• Pad– 0-3 bytes så att headern är n x 32-bitar

Fragmentering och Assemblering

• Varje datalänksprotokoll har sin maximum transmission unit MTU: eventuellt måste IP-paketet fragmenteras i mindre delar

• Fragmenteringskriterier– fragmentera när det behövs (MTU < datagram)– undvik fragmentering hos sändaren– fragmenteringen kan vara rekursiv– fragmenten blir enskilda datagram– assemblering hos mottagaren– ingen felkontroll (borttappade fragment etc.)

Fragmentering och Assemblering

H1 R1 R2 R3 H8

ETH FDDI

PPP IP (376)

PPP IP (512)

PPP IP (512) (512)

ETH IP

ETH IP

(512)ETH IP

(376)

IP (1400) IP (1400)

R1 R2 R3

(a)

Ident = x

Start of header

Rest of header

1400 data bytes

Offset = 00

(b)

Ident = x

Start of header

Rest of header

512 data bytes

Offset = 01

Ident = x

Rest of header

512 data bytes

Offset = 641

Start of header

Ident = x

Start of header

Rest of header

376 data bytes

Offset = 1280

Global IP-adressering

• Egenskaper– globalt unika– hierarkiskt: nätverk +

nod

• Beteckning m.h.a. decimaltal och punkter– 10.3.2.4– 130.233.168.254– 192.168.123.56

Network Host

7 24

0(a)

Network Host

14 16

1 0(b)

Network Host

21 8

1 1 0(c)

Subnet mask

• Addera ytterligare en hierarkisk nivå till nätverksadresseringen: undernät (subnet)

• Subnet mask definierar en del av hostadressen som nätverksdel

Network number Host number

Class B address

Subnet mask (255.255.255.0)

Subnetted address

11111111111111111111111100000000

Network number Host IDSubnet ID

Exmpel på undernät

Subnet mask: 255.255.255.128Subnet number: 128.96.34.0

128.96.34.15128.96.34.1

H1 R1

128.96.34.130 Subnet mask: 255.255.255.128Subnet number: 128.96.34.128

128.96.34.129128.96.34.139

R2H2

128.96.33.1128.96.33.14

Subnet mask: 255.255.255.0Subnet number: 128.96.33.0

H3

Dynamisk IP-adressallokering

• DHCP Dynamic Host Configuration Protocol

• Möjliggör en effektivare användning av tillgängliga IP-adresser

• En nystartad nod sänder ett DCHPDISCOVER-paket till IP-adressen 255.255.255.255 (UDP-port 68)

• DCHP-server svarar och ger en tillfällig IP-adress

• Kan också vidarebefordras av en DHCP-relay

DHCPrelay

DHCPserver

Unicast to server

Broadcast

Host

Other networks

Dynamisk IP-adressallokering

• Protokollets paket innehåller bl.a.– chaddr (client hardware

address)– yiaddr (your IP address)– options: subnet mask,

default router, lease time, ...

• Baseras på BOOTP-protokollet

Operation HType HLen Hops

Xid

ciaddr

yiaddr

siaddr

giaddr

chaddr (16 bytes)

sname (64 bytes)

file (128 bytes)

options

Secs Flags

Befordring av Datagram

• Sändningsstrategi var som helst i nätet– datagrammen innehåller destinationsadressen– om destinationen finns på samma nätverk så skicka

direkt till destinationen– om destinationen är på ett annat nätverk skicka då till

en router– routern skickar vidare på basen av nätverksadressen– varje nod har en default-router att skicka till– varje router upprätthåller vidarebefordringstabeller

Befordring av Datagram

• Exempel R2

Nätverksnummer Nästa hopp

1 R3

2 R1

3 adaptor 1

4 adaptor 0

R2

R1

H4

H5

H3H2H1



H6

Network 4(point-to-point)

H7 R3 H8

Network 3 (FDDI)

Adresstranslation

• Översätt IP-adresser till hårdvaruadresser– destinationsnods hårdvaruadress– hårdvaruadress för router för nästa hopp

• Metoder1. hårdvaruadressen är del av IP-adressen2. tabellöversättning: på basen av en tabell ersätts varje IP-

adress av en hårdvaruadress

• ARP Address Resolution Protocol– kopplingar mellan IP-adresser och hårdvaruadresser– broadcastförfrågan om IP-adressen inte finns i tabellen– destinationsnoden svarar och meddelar sin hårdvaruadress– tabellinnehållet förkastas efter timeout

ARP paketformat

TargetHardwareAddr (bytes 2 – 5)

TargetProtocolAddr (bytes 0 – 3)

SourceProtocolAddr (bytes 2 – 3)

Hardware type = 1 ProtocolType = 0x0800

SourceHardwareAddr (bytes 4 – 5)

TargetHardwareAddr (bytes 0 – 1)

SourceProtocolAddr (bytes 0 – 1)

HLen = 48 PLen = 32 Operation

SourceHardwareAddr (bytes 0 – 3)

0 8 16 31

ARP

• Formatet för förfrågan– HardwareType: nätverkets fysiska typ, t.ex. Ethernet– ProtocolType: Typ av högre protokoll, t.ex. IP– HLEN och PLEN: längden för den fysiska adressen och det

högre protokollets adress– Operation: förfrågan eller svar– Source/Target-Physical/Protocol addresser

• Övrigt– tabellinformationen har en timeout på 10 minuter– mottagaren uppdaterar sin tabell med sändarens info– updatera tabellens timeout om infon redan finns– om info inte finns i tabellen och noden är inte mottagare -> sätt

inte in i tabellen

Internet Control Message Protocol

• ICMP– ping – redirect (från router till sändare)– Destination unreachable– TTL exceeded– Checksum failed– Reassembly failed– Cannot fragment

Vad behövs för nätkonfiguration?

• IP-adress

• Subnet mask

• Default router

• Domain name system server DNS

Övning 4, exempel 1

0

132

0

1 3

2

013

2

Switch 3

Switch 2

Switch 4

Host A

Host BHost J

Switch 1

Host C

Host D

Host E

Host I

213

0

Host H

Host F

Host G


A

C

E

D

B

F

H

J

G

I

B7

B1

B2

B5

B6

B3

B4


B3 C

A B1 B2

B4 D


Network Subnet mask Next Hop

128.96.170.0 255.255.254.0 interface 0

128.96.168.0 255.255.254.0 interface 1

128.96.166.0 255.255.254.0 R2

128.96.164.0 255.255.252.0 R3

default R4

6558/g558 datakommunikation

Documents