SIECI KOMPUTEROWE WYKŁAD 5. WARSTWA SIECIOWA PROF. CZESŁAW SMUTNICKI

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 D 4 1 E H1 A F H2 2 3 C ROUTER A ROUTER A ROUTER C ROUTER E A - C B D E F

IMPLEMENTACJA USŁUGI POŁĄCZENIOWEJ H3 B D PROCES P3 1 PROCES P2 E H1 A F H2 4 2 3 PROCES P1 C ROUTER A ROUTER C ROUTER E H1 1 C A E F H3 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

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 Pakiety tłumienia skok po skoku Zrzut obciążenia RED (Random Early Detection) Kontrola fluktuacji

JAKOŚĆ USŁUG Przepływ QoS 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 IPv4: nagłówek (cz. stała 20b plus opcjonalna zmienna) + dane; SPARC malejacy porządek bitów, Pentium – rosnący; maksymalna długość pakietu 65 535b 32 bity wersja IHL Typ usługi Długość całkowita Identyfikacja D F M F Pozycja fragmentu Czas życia Protokół 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, …

IPv4: 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 1.0.0.0 127.255.255.255 A Sieć Host Sieć Host 128.0.0.0 191.255.255.255 B 1 0 Sieć Host 192.0.0.0 223.255.255.255 C 1 1 0 Sieć Host 224.0.0.0 239.255.255.255 D 1 1 1 0 Adres grupy 240.0.0.0 255.255.255.255 E 1 1 1 1 Zarezerwowane na przyszłość

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

PODSIECI: ADRESY IP KLASY B 32 bity 1 0 Sieć Podsieć Host 1 1 1 1 1 0 0 0 0 maska 255.255.252.0 255.255.252.0/22 130.50.4.1 130.50.8.1 130.50.12.1

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 IPv6: 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 IPv4 i IPv6

PROTOKÓŁ IPv6 Protokół IPv6: podstawowy nagłówek 32 bity Wersja Klasa ruchu Etykieta przepływu Długość ładunku Następny nagłówek Limit przeskoków Adres źródłowy Adres docelowy

IPv6: NAGŁÓWKI DODATKOWE (po podstawowym) Opcja skok po skoku Opcje odbiorcy Routing Fragmentacja Uwierzytelnianie Zaszyfrowany ładunek 32 bity Następny nagłówek 194 4 Nagłówek dodatkowy skok po skoku Długość ładunku jumbo Długośc nagłówka dodatkowego Następny nagłówek Typ routingu Zostało segmentów Nagłówek dodatkowy dla routingu Dane zależne od typu