SIECI KOMPUTEROWE WYKAD 5 WARSTWA SIECIOWA PROF DR

SIECI KOMPUTEROWE WYKŁAD 5. WARSTWA SIECIOWA PROF. DR HAB. INŻ. CZESŁAW SMUTNICKI czeslaw. smutnicki@pwr. edu. pl, p. 224 C-3 POLITECHNIKA WROCŁAWSKA KATEDRA INFORMATYKI TECHNICZNEJ

SIECI ZŁOŻONE CEL: przenoszenie pakietów od źródła do celu • Różnice między sieciami • Łączenie sieci: routing wielo-protokółowy • Tunelowanie • Połączenie sieci (systemów autonomicznych): protokół bram (gateway = router) zewnętrzych (międzysieciowych) i wewnętrznych • Fragmentacja: ograniczenia długości pakietu (sprzęt, system operacyjny, protokoły, standardy międzynarodowe i krajowe, ograniczenia poziomu retransmisji na skutek błędów, ograniczenie czasu zajętości kanału);

IMPLEMENTACJE W WARSTWIE SIECIOWEJ • Komutacja pakietów z buforowaniem • Usługi świadczone na rzecz warstwy transportowej (niezależne od technologii routerów; izolowane od liczby, typu i topologii routerów; adresy sieciowe udostępniane warstwie transportowej powinny stosować jednolity plan numerowania) • Usługa bezpołączeniowa (datagramy, podsieć datagramowa) • Usługa połączeniowa (obwód wirtualny, podsieć obwodów wirtualnych) • Wady zalety w/w usług

IMPLEMENTACJA USŁUGI BEZPOŁĄCZENIOWEJ B D 4 E A H 1 1 H 2 F 2 3 C ROUTER A ROUTER C ROUTER E A - A A A C B B B A B D C C C - C C D B D D E C E B E E E - F C F B F E F F

IMPLEMENTACJA USŁUGI POŁĄCZENIOWEJ H 3 B PROCES P 3 D 1 E A H 1 F 2 4 PROCES P 2 H 2 3 PROCES P 1 C ROUTER A ROUTER C ROUTER E H 1 1 C 1 A 1 E 1 C 1 F 1 H 3 1 C 2 A 2 E 2 C 2 F 2 WE WY

WADY/ZALETY OBWODÓW WIRTUALNYCH I DATAGRAMOWYCH CECHA DATAGRAMOWY WIRTUALNY Zestawienie obwodu niepotrzebne wymagane Adresowanie pełny adres tylko krótki nr VC Router a stan połączeń brak pamięci każde połączenie VC Routing niezależny ustalona trasa Awaria routera utracone pakiety zerwane VC Jakość usług trudna łatwa Kontrola przeciążeń trudna łatwa

ALGORYTMY ROUTINGU • Routing sesji • Przekazywanie • Cechy: poprawność, prostota, odporność, stabilność, sprawiedliwość, optymalność • Algorytm nieadaptacyjny, routing statyczny • Algorytm adaptacyjny, routing dynamiczny • Zasada optymalności

ALGORYTMY ROUTINGU. C. D. • Routing z wyborem najkrótszej ścieżki • Routing rozpływowy, selektywny r. r. (nr seryjny, czas życia) • Routing z użyciem wektorów odległości • Problem naliczania do nieskończoności • Routing z użyciem stanów połączeń: odkrywanie sąsiadów + poznanie ich adresów sieciowych (HELLO), pomiar opóźnienia lub kosztu połączenia do sąsiadów (ECHO), utworzenie pakietu informacyjnego, dystrybucja pakietu informacyjnego (nr sekwencyjny, wiek pakietu, bufor pakietów); modyfikacja połączeń; IS-IS, OSPF • Routing hierarchiczny • Routing rozgłoszeniowy • Routing rozsyłania grupowego • Routing dla hostów mobilnych (lokalizacja macierzysta, agent zewnętrzny i macierzysty) • Routing w sieciach ad hoc (odkrywanie trasy, utrzymanie tras) • Wyszukiwanie węzłów w sieciach równorzędnych

ALGORYTMY KONTROLI PRZECIĄŻEŃ • Kontrola wstępu • Bit ostrzegawczy • Pakiety tłumienia skok po skoku • Zrzut obciążenia • RED (Random Early Detection) • Kontrola fluktuacji

JAKOŚĆ USŁUG • Przepływ • Qo. S • Przewymiarowanie • Buforowanie • Kształtowanie ruchu • Algorytm cieknącego wiadra • Algorytm wiadra żetonów • Rezerwacja zasobów (pasmo, miejsce w buforach, czas procesora) • Kontrola wstępu • Routing proporcjonalny • Szeregowanie pakietów

WARSTWA SIECIOWA W INTERNECIE • Protokół IPv 4: nagłówek (cz. stała 20 b plus opcjonalna zmienna) + dane; SPARC malejacy porządek bitów, Pentium – rosnący; maksymalna długość pakietu 65 535 b 32 bity wersja IHL Typ usługi Długość całkowita D F Identyfikacja Czas życia M F Protokół Pozycja fragmentu Suma kontrolna nagłówka Adres źródłowy Adres docelowy Opcje (0 lub więcej słów) • IHL długość nagłówka w słowach (min 5, max 15) • Wszystkie fragmenty datagramu zawierają tą samą wartość identyfikacja • DF don’f fragment, MF more fragments • Datagram max 8192 fragmenty (fragmenty są wielokrotnością 8) • Protokół: TCP, UDP, …

IPv 4: OPCJE • Bezpieczeństwo • Rygorystyczny routing wg nadawcy (podano ścieżkę routerów) • Swobodny routing według nadawcy (podaje listę routerów, które mogą być pominięte) • Rejestruj trasę (rejestruje IP routerów) • Znacznik czasowy (rejestruje IP roterów i znaczniki czasowe)

FORMATY ADRESÓW IP 32 bity A 0 B 1 0 C 1 1 0 D 1 1 1 0 E 1 1 Sieć 1. 0. 0. 0 127. 255 Host Sieć 128. 0. 0. 0 191. 255 Host Sieć Host Adres grupy Zarezerwowane na przyszłość 192. 0. 0. 0 223. 255 224. 0. 0. 0 239. 255 240. 0 255

SPECJALNE ADRESY IP 32 bity 0 Ten host 0 0 0 0 1 1 Sieć 127 1 1 Cokolwiek Host w tej sieci Host 1 Rozgłoszenie w sieci lokalnej 1 Rozgłoszenie w sieci zdalnej Pętla zwrotna

PODSIECI: ADRESY IP KLASY B 32 bity 1 0 1 1 255. 252. 0/22 130. 50. 4. 1 130. 50. 8. 1 130. 50. 12. 1 Sieć Podsieć Host 1 0 0 maska

PROTOKOŁY • CIDR bezklasowy routing międzydomenowy • NAT translacja adresów sieciowych • Internetowe protokoły sterujące: ICMP, ARP • Protokół bram wewnętrznych OSPF • Protokół bram zewnętrznych BGP • Rozsyłanie grupowe w Internecie

PROTOKÓŁ IPv 6: ZAŁOŻENIA • Obsługa milionów hostów, nawet przy nieefektywnym przydzielaniu przestrzeni adresowej • Zmniejszenie rozmiaru tablic routingu • Uprościć protokoły, by routery mogły szybciej przetwarzać pakiety • Zapewnić wyższe bezpieczeństwo (uwierzytelnianie i prywatność) niż bieżące IP • Zwrócić uwagę na typy usług, patrz transmisja danych w czasie rzeczywistym • Wspomagać rozsyłanie grupowe poprzez umożliwienie definiowania zakresów • Umożliwić przenoszenie hosta bez zmiany adresu • Pozwolić na ewolucję protokołu w przyszłości • Umożliwić co-egzystencję IPv 4 i IPv 6

PROTOKÓŁ IPv 6 • Protokół IPv 6: podstawowy nagłówek 32 bity Wersja Klasa ruchu Długość ładunku Etykieta przepływu Następny nagłówek Adres źródłowy Adres docelowy Limit przeskoków

IPv 6: NAGŁÓWKI DODATKOWE (po podstawowym) • Opcja skok po skoku • Opcje odbiorcy • Routing • Fragmentacja • Uwierzytelnianie • Zaszyfrowany ładunek Następny nagłówek 32 bity 0 194 4 Długość ładunku jumbo Następny nagłówek Długośc nagłówka dodatkowego Typ routingu Dane zależne od typu Zostało segmentów Nagłówek dodatkowy skok po skoku Nagłówek dodatkowy dla routingu