presentatie

Blok 7: netwerken
Les 5
Christian Bokhove
Vraag



Welke problemen kom je tegen als je een netwerk
bouwt ‘op de data-link laag´?
Hoe kunnen deze problemen worden opgelost?
We moeten de volgende vragen beantwoorden:
–
–
Waarom zijn Bridges en Remote Bridges niet genoeg om
wereldwijde (of inter-planetaire) netwerken te bouwen?
Hoe kunnen we wél wereldwijde (of inter-planetaire) netwerken
bouwen?
Data-Link Service Provider:
Samenvatting

De Data-Link Laag verbetert
de Physical service provider
zodat:
–
–
–


Frames kunnen worden
getransporteerd,
In-volgorde
Betrouwbaar
OPMERKING: In principe
levert de data-link service
provider diensten over een
enkele ´draad´.
De Data-Link Service
Provider kan verbindingsloos
of verbindingsgericht zijn.
Network
Protocol
Entity
Network
Protocol
Entity
#1
#2
Data-Link
Protocol
Entity
Data-Link
Protocol
Entity
#3
#4
Physical service provider
Network
Protocol
Entity
Network
Protocol
Entity
#1
#2
Data-Link provider
Data-Link Service Provider:
Samenvatting (2)

Point-to-Point netwerk:
verbindt twee systemen
system
system
Network
Protocol
Entity
Network
Protocol
Entity
#1
Data-Link
Protocol
Entity
#2
Data-Link
Protocol
Entity
#3
#4
Physical service provider

Point-to-multipoint netwerk:
verbindt meerdere systemen
system
Network
Protocol
Entity
#1
system
system
Network
Protocol
Entity
#2
Network
Protocol
Entity
#3
LLC
LLC
LLC
MAC
MAC
MAC
#4
#5
Physical service provider
#6
De Netwerk Protocol Laag

De netwerk protocol laag is het cement van de
verbinding van:
–
–


Data-link laag netwerken
Netwerk laag netwerken
De ‘gebruikers' van de netwerk laag zijn Transport
Protocol Entiteiten
De Protocol Data Units die getransporteerd worden
door Netwerk Protocol entiteiten heten:
–
–
Packets, datagrams, cells, ..
Er zijn dus verschillende benamingen voor dit fenomeen.
De Netwerk Protocol Laag (2)
PC
PC
PC
PC
Data-Link Netwerk
PC
Data-Link Netwerk
router /
switch
router /
switch
router /
switch
Netwerk
PC
De Netwerk Protocol Laag (3)

De functionele structuur langs het (rode) pad:
Transport
Protocol
Entity
Transport
Protocol
Entity
#1
#2
Network
Protocol
Entity
Network
Protocol
Entity
#3
#4
Data-Link Service Provider
Network
Protocol
Entity
#5
#6
Data-Link Service Provider
Netwerk Laag Protocol Functies

Forwarding / Switching
–

Routing:
–

Dit mechanisme ´duwt´ een
packet (is een PDU) door
een netwerk.
Dit mechanisme ´beschermt´
het netwerk tegen een
overmaat aan packets.
Contention Handling:
–


Dit mechanisme verwerkt de
packets die ´strijden´ om een
´poort´.
Addressing:
–
Dit mechanisme bepaalt
welke route de packets
moeten volgen.
Congestion Handling:
–

Om het systeem te
herkennen, hebben we een
adres nodig (bijvoorbeeld:
telefoonnummer, IP adres).
Segmentation & Reassembly:
–
Packets kunnen groter zijn
dan DL frame grootte: we
moeten een packet dus
kunnen splitsen (bij de
zender) en weer
samenstellen (bij de
ontvanger).
Forwarding / Switching: Switch
architectuur
Transport
Protocol
Entity
Transport
Protocol
Entity
#1
#2
Network Protocol Entiteit
Routing
Network
Protocol
Entity
Network
Protocol
Entity
Routing/switching table
Forwarding/switching
#3
#4
#5
Data-Link Service Provider
Data-Link Service Provider
PC/host
#6
router/switch
PC/host
Forwarding / Switching:
Verbindingsloos
Network Protocol Entiteit
Routing
Address
SAP / Port
X
Y
Z
3
3
10
Forwarding/switching
#1
DL-Service
Provider
#10
…
DL-Service
Provider
router/switch
#n
…
DL-Service
Provider
Routerings Functie





Om packets door te kunnen sturen, hebben we een
routeringstabel nodig.
De routerings functie is verantwoordelijk voor het vullen van de
routeringstabel.
Het vullen kan gebeuren door het verzamelen, opslaan en delen
van topologische informatie, zodat routes door een netwerk
bepaald kunnen worden.
Informatie moet tussen systemen worden uitgewisseld om de
routeringstabel te vullen. Hiervoor bestaan speciale protocollen.
Voorbeelden van Routerings Protocollens voor het Internet zijn:
– Routing Information Protocol (RIP): version 1 - RFC 1058,
version 2 - RFC 1388.
– Open Shortest Path First (OSPF): version 2 - RFC 1247.
– Border Gateway Protocol (BGP): version 3 - RFC 1267
Routerings Tabel


Niet alleen routers/switches hebben een
routerings tabel: een PC heeft er ook één
Om deze te zien:
–
–

Kies: Start > Programma´s > MS-DOS prompt
Typ: netstat -r (dit commando is voor Windows
95/98/NT en LINUX hetzelfde)
We komen later terug op wat dit allemaal
betekent.
Contention Handling

–
–

Bijna tegelijkertijd, en
Bij verschillende 'poorten'
Als deze packets naar
eenzelfde poort doorgestuurd
moeten worden:
–
–

Network Protocol Entiteit
Neem aan dat een aantal
packets aankomt:
Kunnen de packets (tijdelijk)
de capciteit van die poort
overschrijden.
Deze packets strijden dan
dus om dezelfde poort
Het mechanisme dat dit
fenomeen afhandelt, heet:
contention handling.
#1
#2
#3
#4
DL-Service DL-Service DL-Service DL-Service
Provider Provider Provider Provider
router/switch
#1
#2
#3
#4
Contention Handling (2)

–
#2
#3
buffer
In het figuur staat alleen
uitgaand verkeer!
#1
buffer
Door strijdende packets
tijdelijk op te slaan (buffer).
Forwarding/switching
buffer
In de netwerk laag kan
contention bij de output poort
voorkomen. Het is dus lokaal,
en kan worden opgelost:
–

In Les 3 (Medium Access
Control) strijden meerdere
hosts om dezelfde physical
service provider.
buffer

Network Protocol Entiteit
We zijn contention handling
eerder tegengekomen:
#4
DL-Service DL-Service DL-Service DL-Service
Provider Provider Provider Provider
router/switch
Contention Handling (3)




Contention is een tijdelijk probleem.
Het afhandelen van contention maakt deel uit van de
´normale´ functies (I.t.t. congestion handling, zie
verderop).
Het effect van contention is dat packets vertraagd
kunnen zijn.
Het is mogelijk om bepaalde packets prioriteit toe te
kennen om vetraging te verminderen:
–
In de Internet wereld wordt dit gestandaardiseerd.
Congestion Handling


Als er té veel packets in (een deel van) het netwerk
zijn. Dit is altijd relatief ten opzichte van (delen van) het
netwerk.
Realistische voorbeelden:
–
–
–
Tele-voting (bijv. Sound Mix Show) zorgde er voor dat het
telefoonnetwerk ´verstopt´ raakte.
In de jaren 70 / 80 stortte het Internet volledig in door
verstopping (het probleem werd veroorzaakt op Transport
protocol niveau: TCP's slow-start mechanisme).
Het 'I Love You'-virus zorgde op dlen van het Internet voor
verstopping.
Congestion Handling - Voorbeelden

In technische termen, kan congestie bijvoorbeeld
veroorzaakt worden door:
–
–
–
–
Veel gebruikers willen communiceren met dezelfde server (dus
hoe dichter je bij de server komt, hoe meer verkeer, en dus
packets, je ziet)
Veel gebruikers versturen packets die over dezelfde link
moeten gaan (bv. De capaciteit van een transatlantische link is
niet genoeg, en erg duur).
Het aantal packets dat bij een router aankomt is groot ten
opzichte van de snelheid van die router
De buffers die de packets tijdelijk opslaan, kunnen té klein zijn
(ze ´overflowen´).
Congestion Handling - …



Als congestie zich voordoet, heeft het de neiging om
zich over het hele netwerk te verspreiden.
Er is een sterke analogie tussen congestie in
netwerken en verkeersopstoppingen.
De oplossing is, echter, dramatisch anders:
–
–
In verbindingsloze netwerken gooien we de packets gewoon
weg.
In verbindingsgerichte netwerken weigeren we simpelweg een
verbinding te maken.
Congestion Control - Mechanisme

Mogelijke manieren om congestie op te lossen:
–
–
Probeer het te vermijden.
Meet ´zaken´ en neem toepasselijke maatregelen
als congestie wordt opgemerkt.