Internetworking-arkkitehtuuri Internet

Esitys aiheesta: "Internetworking-arkkitehtuuri Internet"— Esityksen transkriptio:

1 Internetworking-arkkitehtuuri Internet

2 Internetworking, yleistä
Nimensä mukaisesti tekniikka useiden verkkojen yhdistämiseen yhdeksi suureksi verkoksi tekniikka sisältää laitteistollisia ja ohjelmistollisia osia tuloksena laajempi verkko, internet Luennoilla aikaisemmin käsiteltyjen asioiden yhdistäminen samaan pakettiin verkon eri komponenttien käsittely kerrosmallin eri osien yhteistyö

3 Internetworking, vaatimukset
Linkit verkkojen välillä fyysinen linkki ja linkinhallinta Reititys ja datan siirto verkkojen välillä reitittimet, sillat Tietojen ylläpito eri verkoista Ei muutoksia olemassaoleviin verkkoihin tuki erilaisille osoitteille, pakettien koolle, liityntätekniikoille, virheenkorjaukselle, jne.

4 Internetworking, palvelun kuvaus
Internet tarjoaa mahdollisuuden hajautettujen sovellusten datan vaihtoon tyypillisesti asiakas / palvelin, joskus ohjelma toimii molempina (peer-to-peer –sovellukset) kaksi palvelua sovelluskerroksen protokollille: yhteydellinen luotettava palvelu, TCP yhteydetön epäluotettava palvelu, UDP

5 Internetworking, arkkitehtuuri
Komponentit Verkon eri osat: pakettikytkimet ja linkit muodostavat pakettikytkentäisen verkon, jota verkkoasemat käyttävät komponentit keskustelevat protokollien avulla Protokollamalli kerrokset: fyysinen (physical), linkki (link / network access), verkko (network / IP), kuljetus (transport / TCP), sovellus (application) Keskeiset protokollat: IP, TCP, UDP

6 Arkkitehtuuri LINKKEJÄ VERKKOASEMA PAKETTIKYTKIN

7 Arkkitehtuuri

8 Pakettikytkimet Pakettikytkimiä on kahta päätyyppiä: silta ja reititin Silloissa toteutettu alimmaiset protokollakerrokset 1 ja 2 (fyysinen, linkki) Liitetään samanlaisia verkkoja toisiinsa 2 kerroksen kytkimet Reitittimet toimivat 3 alimmalla kerroksella (fyysinen, linkki, verkko/IP) Liitetään erilaisia verkkoja toisiinsa 3 kerroksen kytkimet

9 Protokollamalli Internetissä käytetty protokollamalli on TCP/IP

10 Fyysinen kerros Liityntä siirtotielle eri siirtotiet (parikaapeli, optinen kuitu, radio) datanopeudet, signaalityypit mekaaniset, elektroniset, toiminnalliset vaatimukset ja menettelytavat

11 Linkkikerros tarjoaa linkinhallinnan erilaisten fyysisten kerrosten yli (linkin muodostus, ylläpito ja poisto) esim. Ethernetin MAC / LLC Siltojen toiminta linkkikerroksella Siirtotien käyttöä voidaan tehostaa kanavoinnilla (FDM, TDM, CDM) ARP (address resolution protocol) muuntaa IP-osoitteiden ja linkkikerrosten osoitteiden välillä

12 Verkkokerros, IP Mahdollistaa useiden yhteenkytkettyjen verkkojen käytön datan siirrossa Internet-protokolla (IP) mahdollistaa verkkojen välisen pakettien reitityksen lisäämiensä IP-osoitteiden avulla jokaisella internetin komponentilla tulee olla IP-osoite verkkokerroksella myös reititysprotokollat RIP, OSPF, BGP multicast routing

13 Internet Protocol, IP Tärkeä osa verkkokerrosta (usein verkkokerros nimettykin IP:ksi) IPv4-osoitteet 32-bittisiä, mahdollistaa 2^32 osoitetta usein esitetään pisteillä erotettuina desimaaleina esim : 157 ekat 8 bittiä, 24 toiset 8 bittiä, jne., binaarimuodossa , desimaaleina osoite jaettu verkko-osaan ja verkkoasema-osaan, osien suuruudet muuttuvia (esim. /8, /16, /24) mitä isompi osa kuvaa verkkoa, sitä vähemmän verkossa voi olla asemia

14 IP, verkko-osa /24 tarkoittaa, että 24 bittiä kuvaa verkko-osaa
Näissä verkoissa verkkoasemille jätetty 2^8 (=255) osoitetta

15 IP, reititys

16 IP, lisäominaisuuksia Mobile IP tarjoaa verkkokerroksen liikkuvuuden asemalla home address ja vieraassa verkossa care-of-address kotiagentti ohjaa home address –osoitteeseen tulevat paketit CoA-osoitteeseen Tulevaisuus: IPv6 128-bittiset osoitteet, useita lisäominaisuuksia

17 Kuljetuskerros Tarjoaa päästä-päähän tiedonsiirron sovelluskerroksen käyttöön vain verkkoasemissa, ei reitittimissä luotettavan yhteydellisen tarjoaa TCP, epäluotettavan yhteydettömän UDP Useiden sovelluskerroksen protokollien kanavointi porttinumeroiden avulla TCP socket (source IP, source port, destination IP, destination port) UDP socket (dest IP, dest port)

18 Sovelluskerros Tarjoaa sovelluksille mahdollisuuden käyttää verkkoa useita protokolla, esim. HTTP, FTP esimerkkejä sovelluskerroksen protokollia käyttävistä sovelluksista: WWW (protokollana HTTP) sähköposti (protokollina IMAP, POP, SMTP) pikaviestiohjelmat: ICQ, AIM, jne. (protokollana usein HTTP tai valmistajakohtainen)

19 Esimerkkisovelluksia, WWW
World Wide Web sai aikaan internetin räjähdysmäisen kasvun 1990-luvulla WWW keksitty Tim Berners-Lee ja kumppanit esittivät tekniikat HTML, HTTP, web server, web browser ensimmäiset selaimet rivimuodossa, myöhemmin graafiset (Mosaic, Netscape, IE, Opera, jne.) HTML:n lisäksi kuvia ja muita dokumenttimuotoja

20 Esimerkkiprotokolla, DNS
Ihmiset muistavat yleensä verkkoasemien nimet paremmin kuin osoitteena olevat pitkät numerosarjat, mutta nimet eivät kerro oikeastaan mitään palvelun sijainnista tai reitityksestä nimipalvelu DNS (Domain name system) on sovelluskerroksen protokolla, joka tarjoaa muunnoksen verkkoaseman tunnuksen (host name) ja IP-osoitteen välillä esim. host has address

21 Esimerkkiprotokolla, DNS
DNS tarjoaa normaalin hostname-IP –muunnoksen lisäksi verkkoasemien aliakset monta nimeä samalla osoitteella kuorman jakamisen sama nimi useilla eri palvelimilla – nimipalvelu antaa osoitteet eri DNS-pyyntöihin vastauksina osoitteet eri järjestyksessä

22 Esimerkki Esimerkissä haetaan HTML-muotoinen dokumentti -nimiseltä HTTP-palvelimelta Käyttäjä kirjoittaa halutun sivun URL:n selaimen osoitekenttään Selainohjelma parsii URL:stä erilleen hostname- ja tiedostonimi-osat ( viittaa HTTP-protokollaan) /fi/index.html

23 Esimerkki Selainohjelma tekee nimipyynnön DNS-palvelimelta saadakseen nimeä vastaavan IP-osoitteen käyttäjälle näkymätön palvelu kuljetuskerroksella DNS-kysely paketoidaan UDP-datagrammiin kohde-IP oletusnimipalvelimen IP, kohdeportti 53 (DNS) verkkokerroksen reititysprotokolla asettaa paketin lähtemään reitityssääntöjen mukaisesti kohti seuraavaa hyppyä reitillä DNS-palvelimelle antaa paketin linkkikerrokselle, joka siirtää sen fyysisen kerroksen kautta

24 Esimerkki Linkkikerros huolehtii DNS-paketin siirtämisestä fyysisen kerroksen yli DNS-vastaus tulee samalla tavalla takaisin, ja selainohjelma ottaa siitä IP-osoitteen ( ) ylös Koska HTTP käyttää TCP:tä, selainohjelma lähettää TCP-yhteydenmuodostuspyynnön IP-osoitteeseen oletusporttiin 80 TCP socket sisältää asiakasaseman IP:n ja portin (selain pyytänyt järjestelmältä), kohde-IP:n , ja portin 80 yhteydenmuodostuspyyntö reititetään normaalisti

25 Palvelin hyväksyy yhteydenmuodostuksen looginen yhteys muodostettu
Esimerkki Palvelin hyväksyy yhteydenmuodostuksen looginen yhteys muodostettu Selain lähettää HTTP-pyynnön yhteyden yli Pyyntö sisältää pyyntörivin (GET) lisäksi joitain otsikkorivejä: GET /fi/index.html HTTP/1.1 Host: Connection: close User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; rv:1.7.3) Gecko/ Firefox/0.10 Viesti lähetetään muodostetun TCP-yhteyden yli (yhteyden tiedot sisältävät lähde- ja kohde-IP:t ja portit) – TCP tarjoaa luotettavan siirron Verkko-, linkki- ja fyysinen kerros toimivat kuten aikaisemmilla paketeilla

26 Selain parsii sivun ja näyttää sen käyttäjälle
Esimerkki Palvelin vastaa HTTP-vastauksella, data sisältää otsikkokenttiä ja sivun HTML-muodossa HTTP/ OK Connection: close Date: Wed, 06 Oct :00 GMT Server: Apache/ Content-Length: xxxx Content-Type: text/html (data ) Selain parsii sivun ja näyttää sen käyttäjälle mikäli sivu sisältää kuvia tms., selain tekee samanlaiset pyynnöt niistä palvelimelle kuin itse HTML-sivustakin TCP-yhteys puretaan, ja asiakasohjelma vapauttaa varaamansa portin

27 Internet Service Provider, ISP
Yleensä verkkoasema liittyy Internetiin ISP:n kautta (internet-palvelujen tarjoaja) asuinliittymät, yrityslittymät, mobiilit liittymät palveluiden tarjoajat hierarkkisesti, paikalliset ISP:t tarjoavat yhteydet suoraan asiakkaille, ja käyttävät korkeamman tason ISP:n palvelua itse ylinnä hierarkiassa tason 1 (tier-1) palveluntarjoajat, joiden verkon nopeudet saattavat olla gigabittejä sekunnissa