Datakommunikasjon høsten 2002

Datakom høsten 2002 1

Datakommunikasjon høsten 2002

Forelesning nr 6, mandag 22. septemberChapter 4, Network Layer and RoutingChapter 5, Link layer and Local Area Networks


ØvingsoppgaverOppgave 1Et IPv4-datagram på 4480-oktetter skal sendes og må fragmenteres

fordi det skal gjennom et Ethernet med en maksimum nyttelast (payload) på 1500 oktetter.

Vis Total Length, More Flag og Fragment Offset for hvert fragment.

Oppgave 2Et IPv4-datagram på 6880-oktetter skal sendes og må fragmenteres

fordi det skal gjennom et Ethernet med en maksimum nyttelast (payload) på 1200 oktetter.

Vis Total Length, More Flag og Fragment Offset for hvert fragment.


ØvingsoppgaverOppgave 3.

a) Hva er hovedoppgaven til DNS (Domain Name System)?b) Forklar hva en ”Resource Record” er, og nevn to typer DNS

”resource record types”c) Hva er en DNS navnetjener (name server)?


ISDN fysisk grensesnittForbindelse mellom TE (Terminal

Equipment) og NT1 (Network Termination) ISO 8877Plugg RJ-45 – 8 pinner/kontakterSender og mottar både data og

kontrollsignaler


ISDN konfigurasjon


ISDN kanaler

Grunnaksess:2 B-kanaler1 D-kanal

Utvidet aksess:30 B-kanaler1 D-kanal


Referansemodell for ISDN-aksess

S=T hvis NT2 ikke benyttes


ISDN - Oppkobling av samtale

TE-A TE-BSentral A Sentral B

SETUP

SETUP

CALL_PROCALERT

ALERTCONNECT

CONNECT ACK

CONNECT

Samtale over B-kanal


ISDN – Nedkobling av samtale

TE-A TE-BSentral A Sentral B

Samtale over B-kanal

DISCONNECTDISCONNECT

RELEASE RELEASE

REL_COMPLREL_COMPL


ISDN – datalinklaget (lag 2)

FCS = Frame Check Sequence


SAPI-tjeneste-aksess-punkt-identifikator

0 for linjesvitsjing av B-kanaler1 for en ISDN-basert pakkesvitsjet tjeneste16 for X.25 basert pakkesvitsjet tjeneste63 for driftsformål, blant annet tildeling av

TEI (Terminal Endpoint Identificator)


TEI-terminalidentifikator0 – 63: verdier for fast tildeling av TEI64 – 126: Verdier som tildeles automatisk

av sentralen når terminalutstyret tilkobles S-grensesnittet.

125: Kringkasting fra NT til TEBrukes blant annet for utsending av anrop til alle terminalene på en buss, slik at brukeren kan svare fra den terminal som han finner mest hensiktsmessig.



Basic ISDN Interface (1)Digital data exchanged between subscriber

and NTE - Full DuplexSeparate physical line for each directionPseudoternary coding scheme

1=no voltage, 0=positive or negative 750mV +/-10%

Data rate 192kbpsBasic access is two 64kbps B channels and

one 16kbps D channelThis gives 144kbps multiplexed over 192kbpsRemaining capacity used for framing and sync


Basic ISDN Interface (2)B channel is basic user channel

Data PCM voice

Separate logical 64kbps connections to different destinations

D channel used for control or data LAPD frames

Hver ramme er 48 bits lang192 kbit/s / 48 bit = 4000 rammer pr

sekundEn ramme hvert 250s


Ramme struktur


Nettverk

Et nettverk er en sammenkobling av flere datamaskiner, slik at de kan kommunisere med hverandre og dele på ressurser


Ulike nettverk - definisjonerFysisk

Lokalnettverk - LAN (Local Area network) Metropolian Area Network (MAN) Internettverk – WAN (Wide Area Network)

Funksjonelt Internett Ekstranett Intranett


LAN (Local Area Network)PC-erApplikasjonsservereFilservereBackupservereDatabaseservere


LAN - RessursdelingDeling av:

Skrivere Disker Programvare Internetttilknytning


LAN ArkitekturProtokoll arkitekturTopologierMedia aksess kontroll (MAC), dvs hvordan

får den enkelte ressurs tilgang til nettet for å sende data.

Logisk Link kontroll (LLC).


Protokoll arkitektur for LANLag 1 og lag 2 i OSI modellenIEEE 802 referanse modellLag 1, fysiskLag 2,

Media access control (MAC) Logical link control (LLC)

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)


IEEE 802 sammenlignet med OSI


Oppgaver for fysisk lagKoding og dekoding av signalerPreamble generering og fjerning

(benyttes for synkronisering)Bit transmisjon og mottakingTransmisjonsmedium og topologi


IEEE 802.2 LLC – Logical Link ControlGrensesnitt mot høyere lagFlyt og feilkontroll


IEEE 802.x MAC – Media Access ControlAvsender:

Setter sammen data i rammer med adresse og feilkontroll felt

Mottaker: Adresse gjenkjenning Feil deteksjon

Styrer aksess til transmisjonsmediumet Benyttes kun når et medium deles av flere

stasjonerIEEE 802.3 EthernetIEEE 802.5 Token Ring


LAN Protokoller


LAN topologierTreBuss

Spesial tilfelle av tre

RingStjerne


LAN Topologier


Buss og treMultipunkt mediumDet som sendes høres av alle stasjoner

som er koblet til Behov for å identifisere hver stasjon med en

unik adresse (MAC-adresse)

Motstand absorberer signalet på slutten av linjaRef. ISDN S-buss hvor siste kontakt skal ha en motstand på 100 ohm


Frame Transmission - Bus LAN


Frame TransmisjonRing LAN


Stjerne TopologiHver stasjon er direkte tilkoplet en sentral

node

Sentral noden kan operere på to måter:Kan sende broadcast

Fysisk stjerne, logisk buss Kun en stasjon kan sende av gangen

Kan fungere som en svitsj


Media Aksess kontrollHvor

SentraltEnkel logikk i den enkelte stasjonSingle point of failureFlaskehals

Distribuert

Hvordan Synkront

Hver stasjon får tildelt en viss tid

AsynkrontEtter behov


Ethernet (CSMA/CD)Carriers Sense Multiple Access with

Collision DetectionXerox – Ethernet 1976IEEE 802.31-persistent CSMA/CD


Forløpere for CSMA/CDALOHA, Pakkeradio nettverkSlotted ALOHACSMA (Carrier Sense Multiple Access)


IEEE 802.3 Ethernet –Medium Access ControlNår en stasjon ønsker å sende lytter den

på kabelen.Hvis kabelen er opptatt, venter den til den

blir ledig, hvis ikke sender den med en gang (1-persistent).

Hvis to eller flere stasjoner prøver å sende samtidig vil det bli kollisjon.

Stasjonene vil oppdage dette og stoppe all utsendelse, og sender så et jammesignal.

Stasjonene venter så en VILKÅRLIG tid før de forsøker å sende på nytt


CSMA/CD (1)Station A detects 9.6 microseconds of idle time and begins to transmit. At the same time, it is listening for collisions.


CSMA/CD (2)Before the signal from Station A has time to propagate down the wire to Station B, Station B detects 9.6 microseconds of idle time and begins to transmit a frame.


CSMA/CD (3)The electrical signals "collide" and overlap, causing abnormal voltage on the wire. The collision travels down the wire in each direction.


CSMA/CD (4)Station A is closest to the point of collision, so it detects the collision first. Upon detecting the collision, Station A stops transmitting data.


CSMA/CD (5)Station A transmits a 32 bit "jam," usually consisting of all ones. The purpose of the jam is to keep anybody else from trying to talk on the wire. Station A then implements the Truncated Binary Exponential Backoff Algorithm.


CSMA/CD (6)Station B detects the collision a short time later and also sends a 32 bit jam. It then implements the Truncated Binary Exponential Backoff Algorithm.


IEEE 802.3 Frame Format

7 x 10101010 10101011

Antall bytes i LLC Data feltet

NB! Minimum 46 bytes


Logisk Link Kontroll tjenester Basert på HDLC Sending av lag 2 rammer mellom to stasjoner Addressering: avsender og mottaker LLC bruker

Benevnes service access points (SAP) Unacknowledged connectionless service

(datagramtype, dvs garanterer ikke at data kommer frem)

Connection mode service (Logisk forbindelse settes opp, og det tilbys flyt- og feilkontroll)

Acknowledged connectionless service (mix av de to, setter ikke oppe en forbindelse, men skal sende acknowledge på mottatte pakker)


Typisk ramme format (MAC + LLC)


10Base5 Tykt ethernet, 10Mbit/sMax kabel lengde 500 mAvstand mellom stasjoner multippel av 2,5

mMaks 100 tilkoblede stasjoner

10Base2Tynt ethernett – CheapernetMax kabel lengde 185 mMaks 30 tilkoblede stasjoner


10BASE-T EthernetUskjermet tvunnet trådparBenyttes i stjernenettMaksimum lengde 100 mEksempel:

Alle PC-er kobles inn mot en svitsj.Gigabit EthernetBenytter samme spesifikasjon som IEEE

802.3, men med to utvidelser for å klare den høye hastigheten.

Hastighet 1000 Mbit/S


Token Ring (802.5) MAC protocol

Et token (stafettpinne) sirkulerer i ringen når ingen stasjoner sender

En stasjon som skal sende må vente til han får token Når token mottas endres et bit slik at dette blir SOF (start

of frame) for en dataramme Resten av rammen konstruereres Rammen går nå rundt ringen, og når den når avsender

fjernes den Stasjonen setter inn et nytt token når den er ferdig med å

sende Token ring inneholder mulighet for prioritering En stasjon (monitor) har ansvar for overvåkning av ringen


Token RingOperation


Sammenkobling av nettRepeaterHub (multiport repeater)BroSvitsjRuter


RepeaterSender i begge retningerSammenjobler to segmenter av en kabelIngen buffring av rammerHvis to stasjoner på forskjellige segmenter

sender samtidig, vil rammene kollidereOpererer på lag 1 i OSI modellen


Baseband Configuration


HUB (nav)Passive huberAktive huberIntelligente huber


Passive huberEnkleste form for en hub, som kun tar i mot

signaler på én port for deretter å sende dem utover alle portene.

Egner seg til små nettverk, og er meget prisgunstige.

Passive huber passer best når meldinger og pakker skal distribueres til alle deltakerne i nettverket samtidig.

Arbeider på det fysiske laget (lag 1) i OSI-modellen.


Aktive huberDe benytter seg av ”store and forward" metodeKan de reparere pakker med feil. Kan forsterke de signalene som er svekket

underveis. Arbeider på det fysiske laget (lag 2) i OSI-

modellen.


Intelligente huber Arbeider på MAC-laget på lag 2 i OSI-modellen. Intelligente huber kan ha porter for tilknytning av

høyhastighetslinker til stamnettet. Intelligente huber arbeider egentlig på samme måte som

en svitsj, ved at den kan levere ulik båndbredde til de forskjellige enhetene som er tilknyttet huben.

Vi kaller slike huber for svitsjede huber, og de bestemmer hvilke porter som skal ha hvilke pakker ved å sjekke adressefeltene på alle pakkene.

Trafikken reduseres på hver port, og nettverket blir mer effektivt.


BroForbinder LAN som benytter ”samme”

protokollerSender kun videre pakker som skal til et

annet segmentKan benytte ulike MAC protokoller for de

tilkoblede LAN, dvs. f.eks. Ethernet og Token Ring

Opererer på lag 2 i OSI modellen


Bro


Sammenkobling av to LAN med en bro

BRO


Svitsj Inkommende rammer sendes ut på “riktig” port Opererer med adressetabeller Ulike former for håndtering av innkommende pakker: Cut through:

Ser kun på adresse før meldingen sendes videre.

Store and forward:Gjennomfører feilsjekk før pakken sendes videre.

Adaptive: Lærende svitsj. Veksler mellom “cut through” og “store and forward”


Hubs and Switches (diag)


Svitsj sammenlignet med hub


RuterEn ruter kan koble sammen nettverk av

ulik typeEn ruter inneholder rutingstabeller

Statiske eller dynamiske

Viktigste oppgave er sammenkobling av lokalnett og Internett

Filtrerende ruter = enkel brannmurEn ruter opererer på lag 3 i OSI modellen


Eksempel på nettverk

Documents

Datakommunikasjon høsten 2002