Rozdział 2 Protokoły i architektura

William Stallings
Data and Computer
Communications
Rozdział 2
Protokoły i architektura
Charakterystyki
Bezpośrednie lub pośrednie
Monolityczne lub złożone
Symetryczne lub asymetryczne
Standardowe lub niestandardowe
1
Bezpośrednie lub pośrednie
Bezpośrednie
Połączenie punkt-punkt między systemami
Połączenie punkt-wielopunkt między systemami
Dane transmitowane są bez udziału „osób trzecich”
Pośrednie
Sieci przełączane
Intersieci lub internet
Dane transmitowane są z udziałem „pomocników”
Monolityczne lub złożone
Komunikacja to złożony problem
Zbyt złożony dla jednej jednostki
Problem „rozkładany” jest na wiele drobnych
części
Struktura warstwowa
2
Symetryczne lub asymetryczne
Symetryczne
Komunikacja pomiędzy równouprawnionymi węzłami
Asymetryczne
Struktura klient-serwer
Standardowe lub
niestandardowe
Niestandardowe protokoły budowane są dla
specyficznych zadań i komputerów
K źródeł i L odbiorników prowadzi do K*L
protokołów i 2*K*L ich implementacji
Jeśli już używany jest jeden protokół, na ogół
problem wymaga K+L implementacji
3
Użytek z standardowych
protokołów
Funkcje
Enkapsulacja
Podział i składanie (segmentacja)
Kontrola połączenia
Transmisja „po kolei”
Kontrola przepływu
Kontrola poprawności
Adresowanie
Multiplexing
Usługi transportowe
4
Enkapsulacja
Dodawanie informacji kontrolnych do
przesyłanych danych
Adresowanie
Korekcja błędów
Dane kontrolne
protokołu
Segmentacja (fragmentacja)
Bloki danych są określonego rozmiaru
Wiadomości w warstwie aplikacji mogą być większe
Pakiety sieciowe magą być mniejsze
Dzielenie dużych bloków danych na mniejsze to
segmentacja (fragmentacja w TCP/IP)
Bloki danych w ATM (komórki) mają długość 53 oktetów
Bloki danych w Ethernecie (ramki) mają długość do 1526
oktetów
Punkty kontrolne, wznawianie i wydobywanie się z błędu
5
Po co fragmentować?
Zalety
Bardziej wydajna kontrola błędów
Lepsze do dalszego pakowania w warstwie sieciowej
Mniejsze opóźnienia
Nie potrzeba dużych buforów
Wady
Narzuty
Zwiększona ilość przerwań w punkcie odbiorczym
Wymaga większej ilości przetwarzania
Kontrola połączenia
Nawiązanie połączenia
Transfer danych
Zakończenie połączenia
Dodatkowo przerywanie połączenia i jego
ponowne nawiązywanie
Numery sekwencyjne używane do:
Dostawy „po kolei”
Kontroli przepływu
Kontroli błędów
6
Transfer danych połączeniowo
Dostawa „po kolei”
Poszczególne PDU mogą docierać do odbiornika
różnymi drogami
PDU mogą docierać w nieprawidłowej kolejności
Numery sekwencyjne pozwalają odbiornikowi
poukładać PDU we właściwej kolejności
7
Kontrola przepływu
Zadanie dla odbiornika
Limitowanie ilości lub prędkości odbieranych
danych
Wstrzymywanie transferu
Systemy „kredytowe”
Przesuwne okno
Potrzebne zarówno w warstwie sieciowej, jak i
aplikacji
Kontrola błędów
Chroni przed utratą lub uszkodzeniem danych
Wykrywanie błędów
Nadawca dodaje bity kontrolne
Odbiorca sprawdza te bity
OK -> potwierdzenie
Błąd -> odrzucenie pakietu
Retransmisja
Jeśli w określonym czasie nie nadejdzie
potwierdzenie, retransmisja ze strony nadawcy
Wykonywane na różnych poziomach
8
Adresowanie
Poziom adresowania
Zakres (obszar) adresowania
Identyfikatory połączenia
Tryb adresowania
Poziom adresowania
Poziom w architekturze na którym obiekt jest
adresowany
Unikatowe adresy dla każdego systemu
końcowego (komputera) i routera
Adresy warstwy sieciowej
IP - internetowy (TCP/IP)
NSAP - Sieciowy punkt dostępu do usługi (OSI)
Przetwarzane wewnątrz systemu
Numer portu (TCP/IP)
SAP –punkt dostępu do usługi (OSI)
9
Koncepcja adresowania
Zakres adresowania
Globalna jednoznaczność
Adres globalny jednoznacznie identyfikuje jeden
system
Istnieje tylko jeden system z danym adresem X
Globalna stosowalność
W każdym systemie (o dowolnym adresie) możliwa
jest identyfikacja dowolnego innego systemu poprzez
użycie jego adresu globalnego
Adres X identyfikuje ten system w obrębie całej sieci
n.p. adres MAC w sieciach IEEE 802
10
Identyfikatory połączenia
Komunikacja zorientowana połączeniowo (VC wirtualne połączenia/obwody)
Zdefiniowanie nazwy dla połączenia podczas
fazy transferu
Zmniejszony narzut - identyfikator połączenia jest
krótszy niż adresy globalne
W oparciu o identyfikatory połączeń można
zorganizować routing
Komunikujące się systemy mogą sobie zażyczyć wielu
połączeń - multipleksing
Informacja o stanie połączenia
Tryb adresowania
Zwykle adres odnosi się do pojedynczego systemu
Adresy unicastowe
Wysyłane do jednego komputera lub osoby
Można zaadresować wszystkie systemy w danej domenie
Broadcast
Wysyłane do wszystkich komputerów lub osób
Można zaadresować określoną grupę systemów w danej
domenie
Multicast
Wysyłane do niektórych komputerów lub osób
11
Multipleksing
Pozwala na istnienie jednocześnie wielu
połączeń na jednym komputerze
Mapuje kilka połączeń jednego poziomu w jedno
połączenie innego poziomu
Przenoszenie wielu sygnałów jednym kablem
światłowodowym
Agregowanie kilku linii ISDN w celu zyskania większej
przepustowości
Usługi transmisji
Priorytety
np. wiadomości kontrolne
Jakość usług (QoS)
Minimalna gwarantowana przepustowość
Maksymalne dopuszczalne opóźnienie
Bezpieczeństwo
Ograniczenia dostępowe
12
OSI - model
Model warstwowy
Każda z warstw zapewnia funkcjonalność
określonej cechy transmisji
Każda warstwa polega na usługach warstwy
niższej
Każda warstwa zapewnia usługi warstwie
wyższej
Zmiany w jednej z warstw nie powinny
wymagać zmian w innych warstwach
Środowisko OSI
13
OSI jako szkielet standaryzacji
Standardy określonych warstw
14
Standaryzowane elementy
Specyfikacja protokołu
Operuje pomiędzy tymi samymi warstwami w dwóch systemach
Może być zaimplementowany w różnych SO
Specyfikacja protokołu powinna precyzować:
⌧Format jednostki danych
⌧Zawartość wszystkich pól
⌧Dozwolone sekwencje PCU
Definicja usługi
Funkcjonalny opis tego co jest zapewniane
Adresowanie
Odnoszą się do niego SAP
Warstwy OSI (1)
Fizyczna
Fizyczny interfejs pomiędzy dwoma systemami
⌧Mechaniczny
⌧Elektryczny
⌧Funkcjonalny
⌧Proceduralny
Łącza danych
Określa zasady ustanawiania, utrzymywania i
likwidacji niezawodnego połączenia
Kontrola i wykrywanie błędów
Wyższe warstwy mogą założyć że transmisja w tej
warstwie przebiega bez błędów
15
Warstwy OSI (2)
Sieciowa
Transport informacji
Wyższe warstwy nie muszą nic wiedzieć odnośnie stosowanej
technologii sieciowej
Nie jest wymagana przy łączach bezpośrednich
Transportowa
Wymiana danych pomiędzy systemami końcowymi
Wolna od błędów
W kolejności
Bez strat
Bez duplikatów
Zapewnienie jakości usług
Warstwy OSI (3)
Sesji
Kontrola dialogu pomiędzy dwiema aplikacjami
Dyscyplina dialogu
Grupowanie
Odtwarzanie
Prezentacji
Kodowanie i format danych
Kompresja danych
Szyfrowanie
Aplikacji
Metoda dostępu do OSI dla aplikacji
16
Sposób działania przekaźnika
Zestaw protokołów TCP/IP
Dominujący zestaw protokołów
Opracowany i szeroko stosowany przed
ostatecznym uformowaniem standardu OSI
Rozwijany wskutek badań fundowanych przez
Departament Obrony USA
Wykorzystywany w Internecie
17
Zestaw protokołów TCP/IP (1)
Warstwa aplikacji
Komunikacja pomiędzy procesami albo aplikacjami
Warstwy transportowe (między systemami
końcowymi, TCP/UDP/…)
Transfer danych pomiędzy systemami końcowymi
Mogą zawierać mechanizmy niezawodności (TCP)
Ukrywa detale leżące „pod spodem” sieci
Warstwa internetowa (IP)
Routing danych
Zestaw protokołów TCP/IP (2)
Warstwa sieciowa
Interfejs logiczny pomiędzy systemami końcowymi i
siecią
Warstwa fizyczna
Medium transmisyjne
Częstotliwość sygnału i kodowanie
18
PDU w TCP/IP
Niektóre z protokołów w
zestawie protokołów TCP/IP
19
Dalsze informacje
Stallings, rozdział 2
Comer,D. Internetworking with TCP/IP tom I
Comer,D. I Stevens,D. Internetworking with
TCP/IP tom II i tom III, Prentice Hall
Halsall, F> Data Communications, Computer
Networks and Open Systems, Addison Wesley
RFCs
20