Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень

Сети и системы телекоммуникаций

Сетевой уровень

ИМКН УрФУ

2

Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень

Место сетевого уровня в модели OSI

История создания

Назначение сетевого уровня

Задачи сетевого уровня

Маршрутизаторы

Сетевой уровень в стеке протоколов TCP/IP

План

3


Сетевой уровень (network layer) объединяет сети, построенные на основе разных технологий

• Ethernet• Wi-Fi• MPLS• ATM, TokenRing, FDDI

(устаревшие)

Место в модели OSI

Физический

Канальный

Сетевой

Транспортный

Сеансовый

Представления

Прикладной

4


Винcтон Серф, Роберт Кан:• Первые выдвинули идею сетевого уровня в 1974• «Отцы» Интернета• Премия Тьюринга

Сетевой уровень - «основа» Интернет


5


Мы умеем передавать данные между компьютерами:

• Ethernet• Wi-Fi• и многое другое (было раньше)!

Зачем нужен еще один уровень?


6


Мы умеем передавать данные между компьютерами:

• Ethernet• Wi-Fi• и многое другое (было раньше)!

Зачем нужен еще один уровень?

Проблемы:• Различия (существенные!!?) технологий канального

уровня• Ограничения по масштабируемости


7


Сервис• С гарантией доставки и порядка следования

сообщений• С гарантией доставки (Wi-Fi)• Без гарантии доставки (Ethernet)

Адресация• Разный размер, плоская, иерархическая

Широковещание• Поддерживается или нет

Размер пакета (MTU)• Ethernet – 1500, Wi-Fi - 2304

Формат кадра

Различия сетей

8


Тип сервиса• Кадры из Wi-Fi принимаются с отправкой

подтверждения, а в Ethernet отправляются без подтверждений

Адресация:• Глобальные адреса, не зависимые от конкретных

технологий• Методы преобразования глобального адреса в

локальный (ARP для TCP/IP)

Широковещание:• Пакеты отправляются всем хостам в сети по

индивидуальным адресам

Согласование различий в сетях

9


Фрагментация

Сеть 1,MTU1

Сеть 2,MTU2

Сеть 3,MTU3

Сеть 4,MTU4

10


Ethernet – доминирующая технология канального уровня

Wi-Fi – адаптация Ethernet для беспроводной среды:

• Формат адресов одинаков• Формат кадра уровня LLC одинаков• Можно обеспечить согласование Wi-Fi и Ethernet без

маршрутизации (режим моста Wi-Fi маршрутизатора)• Распределительная система Wi-Fi проводная (сейчас

на Ethernet)

Почему нельзя строить сети только на Ethernet?

Ethernet везде!

11


Таблица коммутации:• Должна содержать MAC адреса всех хостов в сети• Сколько хостов в Интернет?• Сколько памяти нужно для хранения такой таблицы?• Как быстро будет осуществляться поиск?

Отправка пакетов на все порты:• Если коммутатор не знает, где находится хост, он

отправляет кадр на все порты• Сколько «лишних» кадров будет передаваться в

Интернет?

Отсутствие дублирующих путей между коммутаторами:

• STP обнаруживает и отключает дублирующие пути• Активный путь всегда только один

Масштабируемость Ethernet

12

Сети и системы телекоммуникаций. Дополнительные функции коммутаторов

1

STP в локальной сети

2

3

4

5

4

4

8

8

88

12

12

13

Сети и системы телекоммуникаций. Дополнительные функции коммутаторов

1

STP в глобальной сети

2

3

4

5

4

4

8

8

88

12

12

ЕкатеринбургАмстердам

Москва

ЧелябинскСанкт-Петербург

14


Агрегация адресов:• Работа не с отдельными адресами, а с блоками

адресов• Блок адресов - сеть

Запрет пересылки «мусорных» пакетов:• Пакет отбрасывается, если нельзя определить, куда

его нужно отправлять

Возможность наличия нескольких путей в сети:• Одна из основных причин создания сетей с пакетной

коммутацией• Допускается несколько активных путей• Задача выбора лучшего пути - маршрутизация

Масштабируемость на сетевом уровне

15


Объединение сетей (internetworking)

Маршрутизация

Обеспечение качества обслуживания


16


Оборудование

Уровень модели OSI Оборудование

Физический Концентратор

Канальный Коммутатор, точка доступа

Сетевой Маршрутизатор

17


Маршрутизатор – устройство, объединяющее несколько сетей

Умеет согласовывать различия в сетях

Имеет несколько сетевых интерфейсов и адрес в каждой сети, к которой подключен

Должен стоять на каждой границе объединения сетей

Маршрутизатор

18


Маршрутизатор

Маршрутизатор 3

Сеть 1

Сеть 3

Сеть 2

Сеть 5Сеть 4





IP11 IP12

IP31

IP34

IP33

IP54 IP55

IP45

IP42

IP22

IP23

19


Маршрутизация (routing) – поиск маршрута доставки пакета между сетями через транзитные узлы – маршрутизаторы

• Учет изменений в топологии сети• Учет загрузки каналов связи и маршрутизаторов

Продвижение (forwarding) – передача пакета внутри маршрутизатора в соответствии с правилами маршрутизации


20



21


Сетевой уровень в TCP/IP

Сетевых интерфейсов

Сетевой

Транспортный

Прикладной

Ethernet WiFi DSL

IP

TCP UDP

HTTP SMTP DNS FTP

ICMP

ARP DHCP

22


IP (Internet Protocol) – основной протокол сетевого уровня, обеспечивает передачу данных

ARP (Address Resolution Protocol) – протокол определения локального адреса по глобальному

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) – протокол автоматического назначения IP-адресов компьютерам в сети

ICMP (Internet Control Message Protocol) – управляющий протокол сетевого уровня

Протоколы сетевого уровня TCP/IP

23


Место сетевого уровня в модели OSI




Маршрутизаторы

Сетевой уровень в стеке протоколов TCP/IP

Итоги

24


Вопросы?

Education

Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень