Inleiding Telematica 18 -4-2006

1. Inleiding Telematica18-4-2006 Prof. Dr. R.J. Meijer

2. Organisatorisch • Sheetsop site • www.science.uva.nl/~rmeijer • 0653720517 • rmeijer@science.uva.nl

3. College 2, 11 feb 2004

4. Applicatie laag Applicatie laag Presentatie laag Presentatie laag Sessie laag Sessie laag Transport laag Transport laag Netwerk laag Netwerk laag "Data link" laag "Data link" laag Fysieke laag Fysieke laag Het OSI model Computer 1 Computer 2 Applicatielaagtoepassingsspecifieke functies Presentatielaag:functies voor het transport- en ontvangstrijp maken van informatie Sessielaagfuncties voor het opzetten, afbreken van verbindingen en synchroniseren van informatie Transportlaagtransport van data over een rechtstreekse verbinding tussen zenders en ontvangers Netwerklaag informatietransport en -routering functies over een virtueel net (internet) gevormd door de interconnectie van vele datalink lagen Datalink laagFoutvrij transport tussen aangrenzende nodes Fysieke laagProtocol over fysieke medium TransportmediumElectrische en mechanische standaarden PDU

5. Vorige Week:WAN telecommunicatie: GSM Systeem Switching System AUC • Voorbeeld van • Laag 1 issues • Laag 2 netwerk • Vergaand uitgewerkte engineering • Complex frame format • Maar ook: een eerste functionele architectuur PSTN EIR HLR PLMNs GMSC MXE PSPDN GIWU MSC/VLR MSN OSS Base Station System BSC mobieltje GSM frame en meta frame formats

6. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 CTL 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 000 information sync information 000 3 53 1 26 1 53 3 GSM bits, pakketjes en frames Reserved for future use … there is also a 51 slot multi frame for control purposes 1250 bit TDM frame sent in 4.614 micro seconds3250 bit multi frame sent in 120 ms. 1250 bit TDM frame sent in 4.614 micro seconds 0 1 2 3 4 5 6 7 0 8.25 bit (30 micro seconds) guard time 148 bit data frame sent in 547 micro seconds Bits Voice/data bit

7. Een GSM laag 2 is te moeilijk voor Inleiding telematica • Maar nu weten jullie wat een uiterste is • We gaan een aantal toegankelijker lagen 2 bekijken • Ethernet vind ik heel belangrijk • Tanenbaum heeft een heel formele inleiding bij hoofdstuk twee (en elk ander hoofdstuk) • Benadrukt het (OSI) modelmatig denken

8. Laag 2: diverse implementaties HDLC, PPP • HDLC is door IBM ontwikkeld en heel veel gebruikt in telecommunicatie netwerken • PPP is daarvan afgeleid en wordt gebruikt om internetverkeer over point-to-point verbindingen te kunnen tranporteren • ATM, MODEM, ISDN • en dient ook als basis voor VIRTUELE point to point verbindIngen • PPPTP, PPPoE Datalinklaag 8 bits 01111110 8 bits bestemming 8 bits controle >= 0 bitsdata 16 bits CRC 8 bits 01111110 1 bit 0 3 bits sequence 1 bit P/F 3 bits Next information 1 bit 1 1 bit 0 2 bits type 1 bit P/F 3 bits Next supervisory 1 bit 1 1 bit 1 2 bits type 1 bit P/F 3 bits Modifier unnumbered

9. Laag 2, in de context van LAN’s (Ethernet) is erg geschikt voor verdere studie tbv Inleiding Telematica • Relatief simpel t.o.v. WAN technologie (ADSL, GPRS, UMTS) Basis voor nodig voor vele antwoorden: Wat gebeurt er in de computer? • Hoe praat de computer met het netwerk? • Wat gebeurt er in het Ethernet netwerk? • Er zijn wel twee soorten Ethernet • DIX Ethernet (voorloper) • IEEE 802.4

10. Verschil tussen DIX en 802.3 Ethernet • IEEE vond een (1) abstractie van diverse netwerken handig: LLC • LLC abstraheert diensten/besturing van diverse transport media • Netwerklaag hoeft zich (bijna) niet aan te passen aan Ethernet Wifi, Bluetooth etc Services Services Datalinklaag DIX LLC IEEE 802.2:logical link control Ethernet MAC IEEE 802.3medium access control Besturing Besturing

11. Zender Ontvanger Unacknowledged data Connectionless Acknowledged Services tijd Connect_Request Datalinklaag LLC IEEE 802.2:logical link control Connection oriented (alleen sessiesetup) Connect_Indication Ethernet MAC IEEE 802.3medium access control Connect_Response Connect_Confirm packet Besturing Acknowledged data • Ethernetprotocol lijkt veel als een protocol dat mensen veel gebruiken: • Als iemand spreekt luistert de rest • Als iemand uitgepraat is mag iemand anders praten • Als twee of meer mensen tegelijk beginnen te praten dan stopt iedereen onmiddellijk voor een willekeurige tijd • Voorbeeld van een medium access protocol Ethernet IEEE 802.3

12. Verschillen in DIX en 802.2/802.3 zijn terug te zien in de frames 8 bytes preambule • Preambule * bytes met 10101010 • Lokale, globale en groeps-adressen • multicast en broadcast • Elke ethernetkaart heeft een uniek adres • Informatie voor fout detectie • Byte stuffing 6 byte bestemming 6 byte bron 2 Frametype 46-1500 bytes data 4 bytes CRC DIX 802.3 7 bytes preambule SOF 6 byte bestemming 6 byte bron 2 lengte LLC 4x-1500 bytes data 4 bytes CRC

13. Applicatie laag Applicatie laag Presentatie laag Presentatie laag Sessie laag Sessie laag Transport laag Transport laag Netwerk laag Netwerk laag "Data link" laag "Data link" laag Fysieke laag Fysieke laag Bridge, routeert pakketjes op laag twee, maar de netwerken moeten wel homogeen zijn. Computer 1 Computer 2 Computer 3 Bridge "Data link" laag Fysieke laag

14. FAQ over gebruik van een netwerk en het koppelen van netwerken • Ok, ik weet hoe een laag 2 netwerk functioneert, maar hoe komen de bitjes op het LAN? • We zullen straks de PC behandelen • Ik kan een datalink laag niet gebruiken als de netwerktechnologieën totaal anders zijn. Wat als een Ethernet LAN aan het telefonienet wordt gekoppeld voor een inbelverbinding? • Een inbel verbinding is ook een laag 2 netwerk, mbv een modem en het PPP protocol • Over diverse laag 2 technologieen wordt een abstract netwerk aangebracht: laag 3, de netwerklaag. Dat heeft ook wereldwijd bekende vaste adressen.

15. De netwerklaag • Effect: creatie van een virtueel netwerk dat (sommige) details van de diverse (laag 2) (telecommunicatie, LAN) netwerktechnologieën verbergt • Routeert pakketjes, Tanenbaum: • store and forward, • uniform numbering plan • Connection less/oriented • IP is connection less

16. Connectionless networking • Informatie van Computer 1 wordt per pakket getransporteerd / gerouteerd • Voorzien van een adres en verstuurd zonder verdere afspraken met het, i.e. het reserveren van het pad computer computer B D Computer 1 Computer 2 A E C De kunst van routeringsalgoritmes /netwerktopologie is om van endpoint adressen op en pakketbasis een volgende router te bepalem

17. Connectionoriented networking • Er wordt eerst een pad gereserveerd • Informatie van Computer 1 wordt vervolgens per pakket getransporteerd / gerouteerd • Klaar=>pad wordt vrijgegeven computer computer B D Computer 1 Computer 2 A E C De kunst van routeringsalgoritmes /netwerktopologie is om van endpoint adressen op en pakketbasis het pad te bepalem

18. 4 TCP UDP 3 ARP IP ICMP 2 Ethernet 1 Ethernet cable Het Internet Protocol (IP) • Connectionless • “Unreliable, best-effort, datagram-type”

19. Header length (4) Version (4) Type of service (8) Total length (16) Identifier (16) Fragment offset (13) Flags (3) Time to live (8) Protocol (8) Header checksum (16) Source address (32) Destination address (32) Options and padding (variable) Data (variable) Het IP datagram

20. Local address 24 bits A 0 Network 7 bits Local address 16 bits B 10 Network 14 bits Local address 8 bits C 110 Network 21 bits Multicast address 28 bits D 1110 Future use 11110 Network Classes (afgeschaft, laten wel sporen na)

21. Multicast address 28 bits D 1110 Future use 11110 Old IP Address Structure: discriminat class ABCD addresses *0 and 127 are reserved Local address 24 bits A 0 Network 7 bits 16777124 126 0*-127* Local address 16 bits B 10 Network 14 bits 65534 16384 128-191 Local address 8 bits C 110 Network 21 bits 254 2097152 192-223 224-254

22. A network.host.host.host B network.network.host.host C network.network.network.host D Old IP Address yielded simple decimal notation 16777124 126 0*-127* 65534 16384 128-191 254 2097152 192-223 224-254 Future use

23. B 139.63.64.22/23 64 22 139 63 254 0 255 255 Classless internet addressesenabled by allowing variabele number of 1’s in IP Subnet Mask 65534 16384 128-191 IP address 10001011 00111111 01000000 00010110 23 1’s in plaats van n*8 11111111 11111111 11111110 00000000 Subnet mask

24. Examine Destination address IP Routing Logic DA = direct connect Yes Send directly to destination No host specific route No Route as in the table Yes DA in routing table Route as in the table No Yes Default route No Route to default gateway Yes Routing error

25. Gateways and Subnetworks SubnetworkC USER USER SubnetworkA Gateway SubnetworkB USER

26. 4 3 2 The Internet Address Resolution Protocol (ARP) • Protocol that enables the matching of an IP address onto a MAC address. • Uses local table • Uses broadcast TCP UDP ARP IP ICMP Ethernet Ethernet cable

27. 4 TCP UDP 3 ARP IP ICMP 2 Ethernet Ethernet cable The Internet Control Message Protocol (ICMP) • Error reporting • host unreachable • time exceeded on datagram lifetime • source quench for flow control

28. Applicatie Applicatie Poort nummer Poort nummer IP IP TCP, UDP IP adres IP adres Protocol names PC “OSI-lagen” Applicatie Poortnummer Laag TCP, UDP 4 Protocol naam IP 3 IP adres Protocol ID NDIS 2 LSAP PPP LLC 2 / 1 HDLC adres MAC addresses HDLC adres Seriële poort Netwerkkaart MAC adres Seriële poort(modem, ISDN, ATM) Ethernet TCP/IP TCP/IP TCP/IP TCP/IP