Rechnerkommunikation III 1. Protokolle und Dienste der Vermittlungsschicht 1.1 Routing 1.1.1 Routing-Algorithmen Verfahren zur Bestimmung von Wegen, die

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  • Rechnerkommunikation III 1. Protokolle und Dienste der Vermittlungsschicht 1.1 Routing 1.1.1 Routing-Algorithmen Verfahren zur Bestimmung von Wegen, die ein Datenpaket vom Sender zum Empfnger nehmen soll. Klassifizierungsmerkmale von Routing-Algorithmen: Routing-Algorithmen verarbeiten Wegewahlinformationen, mit Hilfe derer der Weg festgelegt wird ( statische/ dynamische Informationen) Ort der Routingentscheidung: zentral/ verteilt (Routing Control Center/ einzelne Router) Entstehung der Wegewahlinformation: isoliert/ ber Austausch mit benachbarten Vermittlungsrechnern/ bergreifender Informationsaustausch Beispiele fr RoutingVerfahren Fluten: Datenpakete werden vom Router repliziert und auf allen anderen Wegen weitergeschickt hoher Netzverkehr
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  • Routing mittels Wegewahltabellen (1)
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  • Rechnerkommunikation III 1.2 Vermittlungsschicht im Internet 1.2.1 Internet Protocol (IP) IPv4 ist definiert in RFC 791, IPv6 in RFC 2460, 2466. IPv4: Aufbau: ____________________________________________________________________________ (Abb. In dieser Prsentation aus: 1. Abeck et al.: Verteilte Informationssysteme, 2.Tanenbaum, A.: Computernetzwerke, 3. Kurose, J. u. Ross, K.: Computernetze) (2)
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  • Rechnerkommunikation III IPv4 Charakteristik Besteht aus einem Header- (20 Byte feste Lnge + optionaler Abschnitt mit variabler Lnge (max. 40 Byte)) und Textteil. Header+Text bilden zusammen das Datagramm. Max. Gesamtlnge eines Datagramms: 65.536 Byte. Elementare Fragmenteinheit: 8 Byte. bertragung von links nach rechts. Header: Mehrere festgelegte Felder kodieren verschiedene Basisinformationen (Version, Lnge, ) und zustzliche optionale Informationen. Verbindungsloses, relativ unzuverlssiges Protokoll: keine Besttigung der Zustellung/ Verlust eines Pakets; keine berlastkontrolle
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  • Rechnerkommunikation III IPv4 Header: Optionen (2)
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  • Rechnerkommunikation III IPv4 Adressierung (2)
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  • Rechnerkommunikation III Teilnetze 255.255.252.0 255.255.252.0/22
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  • Rechnerkommunikation III Classless InterDomain Routing (CIDR) CIDR (Classless Interdomain Routing) (RFC 1519) soll das Problem der "ausgehenden" IP-Adressen lsen: Die verbleibende Netze werden in Blcken vergeben, unabhngig von Klassen: Adressen 194.0.0.0 bis 195.255.255.255 fr Europa Adressen 198.0.0.0 bis 199.255.255.255 fr Noramerika...
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  • Rechnerkommunikation III IPv6 Charakteristik IPv6 wurde eingefhrt, um vor allem die Anzahl der zu vergebenden IP-Adressen zu vergrern; dabei soll zustzlich das Protokoll aufgrund von mit IPv4 gemachten Erfahrungen verbessert werden; neue Anwendungen (Multimediaanwendungen) und vernderte technologische Rahmenbedingungen (Realisierung hoher Datenraten) sind weitere Grnde. Die Gre der IP-Adresse wurde von 32 auf 128 Bit erhht. Nicht mehr vorhanden sind (vor allem aus Grnden des Zeitaufwandes bei der Verarbeitung): Fragmentierung/Reassemblierung findet jetzt nur noch bei Quelle und Ziel statt, nicht aber bei dazwischen liegenden Routern Prfsumme: aufgrund des TTL-Feldes musste in jedem Router die Prfsumme neu berechnet werden Optionen verschoben in "nchsten Header" Notation der 16-Byte Adressen:X:X:X:X:X:X:X:X z.B.: FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210 alte IPv4 Adressen: :: 192.31.20.46
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  • Rechnerkommunikation III (2)
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  • 1.2.2.1Internet Control Message Protocol (ICMP) Das IMCP stellt eine Teillsung fr die Defizite des IP dar. IMCP versendet eine Meldung, falls ein Paket in einem Router verworfen wurde oder der Router stark berlastet ist. ICMP verwendet IP: im Protokollfeld zeigt der Wert 1, dass es sich um eine ICMP-Datagramm handelt. ICMP-Meldungen knnen in zwei Klassen unterteilt werden: Fehlermeldungen und Informationsmeldungen Type Code Checksum Information Verweis auf auslsendes Paket (2)
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  • Rechnerkommunikation III 5.1.4 Die Transportschicht (Transport Layer) Abstrahiert von unterschiedlichen Vermittlungsschichtdiensten; Aspekte des eigentlichen Nachrichtenaustauschs bleiben somit dem Dienstbenutzer verborgen. Die Dienste der Transportschicht sorgen dafr, dass Daten in Datenpakete zerlegt werden bzw. die einzelnen Datenpakete wieder korrekt zusammengefgt werden, so dass sie von Anwendungen verarbeitet werden knnen. Echte Endpunkt-zu-Endpunkt-Schicht, weil Quell- und Zielmaschine direkt miteinander kommunizieren, whrend auf den niedrigeren Schichten eine Maschine immer nur mit dem unmittelbaren Nachbarn kommuniziert. Bsp.: TCP (Transmission Control Protocol), UDP (UserDatagram Protocol)
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  • Rechnerkommunikation III 2.Protokolle und Dienste der Transportschicht 2.1 Dienste Instanzen der Vermittlungsschicht knnen gem unterschiedlicher Vermittlungsschichtprotokolle arbeiten. Dementsprechend bieten sie unterschiedliche Dienste an. Die Transportschicht soll einen zuverlssigen Datentransferdienst fr die Anwendungsprozesse bereit stellen, unabhngig von der verwendeten Netztechnologie in den Schichten unterhalb zustzliche Robustheit
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  • Rechnerkommunikation III (3)
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  • Bereitstellung von Dienstgte: Die Anwendungsprozesse als Dienstnehmer knnen unterschiedliche Qualitten eines Transportschichtdienstes in Anspruch nehmen: Diese werden ber Dienstqualittsparameter spezifiziert. Mgliche Einteilung der Dienstqualittsparameter: Leistungsorientierte ~ : Verzgerungszeit, Durchsatz, Zuverlssigkeit (z.B. Restfehlerrate, Elastizitt, Verbindungsaufbaufehlerwahrscheinlichkeit) Nicht-leistungsorientierte ~: Prioritt, Schutz, Kosten
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  • Rechnerkommunikation III 2.2Protokolle 2.2.1User Datagram Protocol (UDP) Definiert in RFC 768. Bietet einen einfachen, unbesttigten Datagramm-Dienst. Untersttzt also nicht Flusskontrolle, Fehlerkontrolle oder erneutes Senden Max. Gre einer UDP-PDU: 64 KB. Schnelle, einfache bertragung Verwendung: z.B.: Multimediaanwendungen, kurze Anforderungen
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  • Rechnerkommunikation III Aufbau der UDP- PDU: (3)
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  • 2.2.2Realtime Transport Protocol (RTP) Definiert in RFC 3550, (1889). Protokoll fr Echtzeit-Multimedia-Anwendungen ( Internettelefonie,). RTP ist ein Protokoll das sich nicht exakt in eine Schicht einordnen lt, da es ein Transportprotokoll ist, das in der Anwendungsschicht implementiert ist; es verwendet wiederum UDP als Transportmedium RTP hat auch ein Kontrollprotokoll: RTCP. RTCP kann z.B. Informationen ber bertragungsverzgerung, Jitter (Abweichungen in der Paketbermittlungszeit), Bandbreite liefern.
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  • SW: Jitter-Kontrolle Jitter (Zittern): Standardabweichung bei den Paketankunftszeiten whrend eines Transports. hoher Jitter kann zu Qualittsschwankungen bei der Wiedergabe von Echtzeitanwendungen fhren; der Verzgerungsbereich fr Pakete muss also in einer konstanten Spanne gehalten werden. Strategie: Router berprfen, um wie weit ein Paket von einer Standardbertragungszeit fr eine Wegstrecke abweicht. Die Information wird im Paket gespeichert und an jeder Teilstrecke berprft und aktualisiert. Entsprechend der Abweichung kann der Router das Paket zurckhalten oder versuchen, es schneller weiterzugeben
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  • Rechnerkommunikation III 2.2.3Transmission Control Protocol (TCP) Definiert in RFC 793. TCP ist zuverlssig (alle Daten(pakete) kommen redundanzfrei, vollstndig und in richtiger Reihenfolge an) und verbindungsorientiert (stellt virtuellen Kanal ber Sockets her) Multiplexen/ Demultiplexen: Um Daten zwischen mehreren Prozessen auszutauschen, mssen sie multiplext/demultiplext werden, d.h. die Daten mssen einzelnen Prozessen zugeordnet werden. Die Aufgaben der bertragung der in einem Transportschichtsegment enthaltenen Daten an den richtigen Anwendungsprozess heit Demultiplexen. Die Aufgabe des Einsammelns von Daten aus verschiedenen Anwendungsprozessen, die Vervollstndigung der Daten mit Header- Informationen, um Pakete zu bilden, und die Weiterleitung der Pakete an die Vermittlungsschicht heit Multiplexen.
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  • Rechnerkommunikation III TCP untersttzt Vollduplex-Datenbertragung TCP- Aufbau: Header + Payload (Nutzdaten, z.B. die Protokolle der Anwendungsschicht HTTP, FTP,) = TCP- PDU.
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  • Rechnerkommunikation III 3. Protokolle und Dienste der Anwendungsschicht (Teil 2) 3.1E-Mail (1)
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  • Rechnerkommunikation III User Agent: Untersttzt den Benutzer bei der Erstellung und den Versand seiner Nachricht; er ist ein Anwendungsproze, ber den Dienstleistungen des bermittlungssystems dem Benutzer verfgbar gemacht werden. (= Mailprogramm) Message Transfer Agent: Diese bernehmen die Nachricht vom User Agent oder anderen MTAs und vermitteln sie so an den Empfnger; sie realisieren also das eigentliche Nachrichtenbermittlungssystem. Bei der bermittlung von Nachrichten knnen verschiedene Protokolle zum Einsatz kommen: SMTP, POP3,
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  • 3.1.2 Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) Grundlegende Befehle: HELO (EHLO) MAIL RCPT DATA RSET VRFY NOOP QUIT
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  • 3.1.3 Post Office Protocol 3 (POP3) = Protokoll um Nachrichten, die auf einem bertragungsagenten hinterlegt sind, lokal abzurufen.
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  • Rechnerkommunikation III POP3 durchluft nacheinander 3 Zustnde: Autorisierung: Senden des Benutzernamens und Passworts Transaktion: Abruf der Nachrichten aus d