Počítačové sítě Implementace RM OSI. Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 1

Transkript

1 Implementace RM OSI Počítačové sítě - 1

2 Protokoly, architektura Otevřené systémy Otevřené pro další standardizaci Definují širší kategorie funkcí pro každou funkční úroveň Nedefinují způsob implementace funkcí (jsou technologicky neutrální) Pojmy: Logická síť zpravidla implementovaná na jednom datovém sdíleném spoji nebo na skupině přepínaných datových spojů Síťový uzel jednoznačně identifikovaný v určité síti Síťová adresa (logická) identifikátor sítě identifikátor uzlu Počítačové sítě - 2

3 Protokoly, architektura Síťová adresa (vrstva síťová) logická adresa (konfigurovaná) Adresa MAC Media Access Control(vrstva datového spoje) adresa síťového rozhraní (fyzická -HW) Směrování určení přenosové cesty pro paket (protokolové jednotky síťové vrstvy) mezi směrovacími zařízeními a koncovými uzly na základě logické síťové adresy cílového uzlu Distribuční (přenosové) technologie zajišťují distribuci rámců (signálu) mezi propojovacími zařízeními a koncovými uzly na základě adresy fyzického rozhraní Počítačové sítě - 3

4 Adresa MAC adresa fyzického síťového rozhraní 48 bitů vyjádření obvykle v šestnáctkovém tvaru (např. 02:60:60:EE:54:01) Bit s nejnižší váhou 1.oktetu MAC adresy (X) MAC individuální adresu (X=0) MAC skupinovou adresu (X=1) MAC multicast MAC broadcastadresa FF:FF:FF:FF:FF:FF adresa všech síťových rozhraní na spoji MAC nulová adresa 00:00:00:00:00:00 rezervována pro cílové adresy zkušebních a prázdných rámců První polovina MAC adresy (3 oktety) je pevně přidělena výrobci kód výrobce OUI (Organization Unique Identifier) např. 3COM 08:00:02, Sun 08:00:20 Počítačové sítě - 4

5 Různé síťové architektury používají stejné přenosové technologie (např. technologii IEEE používají architektury TCP/IP, NetWare, AppleTalk ) hybridní sítě multiprotokolové směrovače, přepínače TCP/IP NetWare AppleTalk IEEE Počítačové sítě - 5

6 Jedna síťová architektura může využívat různé přenosové technologie pro distribuční služby (TCP/IP využívá IEEE 802.3, IEEE , SONET ) TCP/IP IEEE IEEE SONET Počítačové sítě - 6

7 Techniky přenosů Přepínání spojů komutovaný spojení (dial-up) Přepínání paketů Virtuální spoje vytvoření virtuálního přenosového kanálu (na fyzické infrastruktuře) umožní spojovanou potvrzovanou službu virtuální full-duplex zajištění spolehlivého přenosu s QoS Quality of Service (obvyklé u vysokorychlostních spojů) Datagramová služba reálná přenosová cesta není předem známá, každý paket (datagram) je označen cílovou adresou, nezajištěna sekvenčnost a potvrzování správnosti příjmu sestavení zprávy ze segmentů v cílovém uzlu Počítačové sítě - 7

8 Směrování Počítačové sítě Probíhá na 3. vrstvě RM OSI Síťové pakety (datagramy) jsou na směrovačích přepínány mezi sítěmi Směrovače (routery) mají minimálně 2 síťová rozhraní HW routery PC routery Přepínání Probíhá na 2. vrstvě RM OSI Pakety spojové vrstvy (rámce ) jsou na přepínačích přepínány mezi fyzickými porty podle cílové MAC adresy Počítačové sítě - 8

9 Princip přepínání paketů a směrování Přenosové technologie A, B, C N1 A R1 B R2 C N3 N2 N4 N5 Počítačové sítě - 9

10 DATA 7 N1 N2 DATA N A B C A PDU DATA B PDU DATA C PDU DATA Rámec technologie A Rámec technologie B Rámec technologie C Počítačové sítě - 10

11 Protokoly WAN (point-to-point) pro služby vrstvy datového spoje: Služba spojovaná řízený přenos rámců Služba nespojovaná jednosměrné předání rámců Protokol HDLC Sada protokolů LAP Protokol PPP Specifikace ATM ATM rámec ( cell buňka) Frame Relay ISDN Počítačové sítě - 11

12 Protokoly LAN vrstvy datových spojů (násobný přístup k přenosovému médiu) : Implementace všesměrového vysílání (broadcasting) Implementace promiskuitního režimu (příjem všech vysílaných rámců) Multiplexing služby protokolů vrstvy datových spojů sdílí více uživatelů (entit síťové vrstvy) různých architektur Adresová filtrace příjem pouze určitých rámců Protokolová filtrace příjem pouze těch rámců, které obsahují PDU určitých protokolů síťové vrstvy Podpora skupinového vysílání MAC multicasting (implementace skupinové MAC adresy) Počítačové sítě - 12

13 Protocol HDLC(High-Level Data Link Control) normalizovaný protokol ISO základ dalších protokolů ( příbuzné protokoly používají obdobný formát rámce) HDLC definuje pro spoje half-duplex a full-duplex 3 typy komunikujících stanic primární řídící stanice (master) vysílá rámce příkaz sekundární řízená stanice (slave) vysílá rámce odpověď kombinovaná vysílá příkazy i odpovědi Počítačové sítě - 13

14 2 typy konfigurace datového spoje vyvážená konfigurace (dvě kombinované stanice pro přenosy half-duplex i full-duplex) nevyvážená konfigurace (jedna primární a jedna nebo více sekundárních stanic pro přenosy half-duplex i full-duplex) 3 režimy přenosu dat NRM (Normal response mode) v nevyvážené konfiguraci pouze primární stanice zahajuje přenos dat ARM (Asynchronous response mode) v nevyvážené konfiguraci přenos dat může zahájit i sekundární stanice ABM (Asynchronous balanced mode) vyvážená konfigurace s kombinovanými stanicemi Počítačové sítě - 14

15 2 typy rámců číslovaný (obsahuje pořadové číslo rámce) datový obsahuje uživatelská data nedatový řízení spoje pole type (3 bity) 0 Receive and Ready 1 Reject 2 Receive Not Ready 3 Selective Reject nečíslovaný (bez pořadového čísla rámce) režijní rámec pro navázání a ukončení spojení a nastavení přenosového režimu (neobsahuje uživatelská data) Počítačové sítě - 15

16 Formát rámce HDLC Počítačové sítě Protokol HDLC Flag Adresa Řízení DATA FCS Flag 8 b. 8 b. 8 b. proměnlivá délka 16 b. 8 b. Flag příznak začátku a konce rámce Další protokoly vrstvy datových spojů WAN protokoly LAP protokol PPP ATM Počítačové sítě - 16

17 Protokoly LAN a WAN Protokoly skupiny LAP (Link Access Protocol) LAPD pro řízení spoje (na D-kanálu) v uživatelském rozhraní sítí ISDN (Integrated Services Digital Network) LAPM - pro modemy podpora procedur pro automatické opravy chyb LAPF pro řízení spoje v uživatelském rozhraní sítí Frame Relay Počítačové sítě - 17

18 Protokol PPP Protokol PPP (Point-to-Point Protocol)- normalizovaný protokol je určený pro dial-up přístup do internetu (modemy) pro řízení datových spojů mezi směrovači (vysokorychlostní spoje) PPP specifikuje 2 úrovně protokolů pro řízení sítě NCP (network control protocol) pro řízení spoje LCP (link control protocol) Počítačové sítě - 18

19 Formát rámce PPP Počítačové sítě max Flag Adresa řízení Flag protokol DATA FCS 7E FF 03 7E Pole protokol určuje typ protokolu, jehož PDU je v rámci zapouzdřeno NCP podpora několika síťových architektur architektura typ protokolu hodnota pole TCP/IP IP 0x0021 AppleTalk DDP 0x0029 NetWare IPX 0x0026 Počítačové sítě -

20 LCP -řízení spoje Počítačové sítě Protokol PPP LCP Link Control Protocol PAP Password Authentication Protocol CHAP Challenge Authentication Protocol Navázání, dohod o konfiguraci, ukončení Slabá autentizace klienta (heslo) Silná autentizace klienta na výzvu (šifrovaná) 0xC021 0xC023 0xC223 Počítačové sítě - 20

21 Protokol ATM(Asynchronous Transfer Mode) Charakteristika ATM sítí: Počítačové sítě vysoké přenosové rychlosti Mbps (full-duplex režim, komunikace se spojením) garance kvality služeb (pro různé typy přenášených informací) přenos datových buněk konstantní délky 53B virtuální adresace (virtuální cesty s virtuálními kanály) Formát rámce 4 Generic Flow Control GFC 8 Virtual Path Identifier VPI 16 Virtual Channel Identifier VCI 4 řídící bity 8 Header Error Control HEC 384 DATA Počítačové sítě - 5 Bytů 48 Bytů 21

22 Architektura ATM Vyšší protokoly pro přenos obrazu, přenos zvuku, přenos dat podvrstva konvergence aplik. služby pro vyšší vrstvy AAL (ATM Adaptation Layer) podvrstva sestavování a rozebírání buněk (48 B) ATM Layer sestavení a směrování rámců multiplexování virtuálních kanálů (VC) sdružování VC do virtuálních cest (VP) zajišťuje dopravu buněk mezi ATM uzly PHY (ATM Physical Layer) přímým vysíláním do přenosového média nebo pomocí přenosového systému SONET/SDH Počítačové sítě - 22

23 ATM síť VP:VC přepínač VP přepínač Počítačové sítě koncový ATM/Ethernet switch uzel virtuální cesty Počítačové sítě - virtuální kanály 23