Introduction 1-1 Kapitel 1 Computer Networks and the Internet Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 2 nd edition. Jim Kurose,

Præsentationer af emnet: "Introduction 1-1 Kapitel 1 Computer Networks and the Internet Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 2 nd edition. Jim Kurose,"— Præsentationens transcript:

1 Introduction 1-1 Kapitel 1 Computer Networks and the Internet Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 2 nd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2002. A note on the use of these ppt slides: We’re making these slides freely available to all (faculty, students, readers). They’re in powerpoint form so you can add, modify, and delete slides (including this one) and slide content to suit your needs. They obviously represent a lot of work on our part. In return for use, we only ask the following:  If you use these slides (e.g., in a class) in substantially unaltered form, that you mention their source (after all, we’d like people to use our book!)  If you post any slides in substantially unaltered form on a www site, that you note that they are adapted from (or perhaps identical to) our slides, and note our copyright of this material. Thanks and enjoy! JFK/KWR All material copyright 1996-2002 J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved

2 Introduction 1-1 Kapitel 1: Indledning Mål:  få sammenhæng, oversigt, “føling” med datanet  mere i dybden og detaljer senere i kurset  tilgang:  beskrivende  Internettet bruges som eksempel Oversigt:  hvad er Internettet  hvad er en protokol?  netværkskanten  netværkskernen  adgangsnet og fysiske medier  Internet/ISP-struktur  ydeevne: tab og forsinkelser  protokollag og servicemodeller  historie

3 Introduction 1-1 Kapitel 1: vejviser 1.1 Hvad er Internettet ? 1.2 Netværkskanten 1.3 Netværkskernen 1.4 Netadgang og fysiske medier 1.5 Internetstruktur og ISP’er (Internetudbydere) 1.6 Forsinkelser og tab i pakke-koblede datanet 1.7 Protokollag og servicemodeller 1.8 Historie

4 Introduction 1-1 Hvad er Internettet: komponenter  millioner af forbundne maskiner: klienter og servere  PC’ere, arbejdsstationer og servere  PDA’er, mobiltelefoner og apparater der kører netværksapplikationer  Kommunikationsforbindelser  fiberoptiske, ledninger, radio, og satellitet  transmissionshast = båndbredde  routere: fremsender pakker (klumper af data) lokal ISP firma- netværk regional ISP router arbejdsstation server mobil

5 Introduction 1-1 “Seje” Internetdimser Verdens mindste web-server http://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html IP billedramme http://www.ceiva.com/ Web-tilkoblet brødrister+vejrstation

6 Introduction 1-1 Hvad er Internettet: komponenter  protokoller styrer afsendelse og modtagelse af beskeder (messages)  f.eks TCP, IP, HTTP, FTP, PPP  Internettet er et “netværk af netværk”  løst hierarkiskl  offentligt Internet kontra private intranet  Internet standarder  RFC: Request for comments  IETF: Internet Engineering Task Force lokal ISP firma- netværk regional ISP router arbejdsstation server mobil

7 Introduction 1-1 Hvad er Internettet: service-synspunktet  en kommunikations- infrastruktur, der tillader distribuerede applikationer:  Web, email, spil, e-handel, databaser, afstemning, fil- deling (MP3)  kommunikationsservice til applikationerne:  forbindelsesløs  forbindelses-orienteret  cyberspace [Gibson]: “a consensual hallucination experienced daily by billions of operators, in every nation,...."

8 Introduction 1-1 Hvad er en protokol? personers protokoller:  “hvad er klokken ?”  “jeg har et spørgsmål”  introduktion … særlige beskeder sendes … særlige handlinger foretages, når en besked modtages. netværksprotokoller:  Maskiner i stedet for personer  Al kommunikations- aktivitet i Internettet styres af protokoller protokoller definer format og rækkefølgen af beskeder, der sendes og modtages i netværks-enhederne og de handlinger, der foretages ved transmission og modtagelse af beskeder

9 Introduction 1-1 Hvad er en protokol ? En person-protokol og en computer netværks-protokol: Spm: Andre person-protokoller ? Hej Hvad er klokken? 14:03 TCP-forbindelses- anmodning TCP-forbindelses- svar Get http://www.awl.com/kurose-ross tid

10 Introduction 1-1 Et nærmere kig på netværks- strukturen:  netværkskanten: applikationer og maskiner  netværkskernen:  routere  netværk af netværk  Adgangsnetværk og fysiske medier: kommunikationslinks (forbindelser)

11 Introduction 1-1 Kapitel 1: vejviser 1.1 Hvad er Internettet ? 1.2 Netværkskanten 1.3 Netværkskernen 1.4 Netværksadgang og fysiske medier 1.5 Internetstruktur og ISP’er 1.6 Forsinkelser og tab i pakkekoblede netværk 1.7 Protokollag og service modeller 1.8 Historie

12 Introduction 1-1 Netværkskanten:  maskiner (hosts):  kører applikationsprogrammer  f.eks. Web eller e-mail  i “kanten af netværket”  client/server-model  klientmaskinen beder om og får betjening fra en server, der altid er på.  f.eks. Webbrowser/server; e- mail client/server  peer-to-peer model:  minimal (eller ingen) brug af dedikerede servere  f.eks. Gnutella, KaZaA

13 Introduction 1-1 Netværkskanten: forbindelses-orienteret service Mål: dataoverførsel mellem maskiner  handshaking: opsæt (forbered) data-overførsel på forhånd  Hallo, selv hallo person- protokol  start “tilstand” i to kommunikerende maskiner  TCP - Transmission Control Protocol  Internettets forbindelses- orienterede service TCP service [RFC 793]  pålidelig og ordnet byte- strøm dataoverførsel  tab: kvitteringer og retransmissioner  flow-control:  afsenderen oversvømmer ikke modtageren  congestion-control:  afsenderne nedsætter sendehastigheden, når netværket stopper til.

14 Introduction 1-1 Netværkskanten: forbindelsesløs tjeneste Mål: dataoverførsel mellem maskiner (som før)  UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: Internettets forbindelses-løse service  upålidelig dataoverførsel  ingen flow-control  Ingen congestion- control Applikationer, der bruger TCP:  HTTP (Web), FTP (filoverførsel), Telnet (remote login), SMTP (e-mail) Applikationer, der bruger UDP:  streaming media, telekonference, DNS, Internet-telefoni

15 Introduction 1-1 Kapitel 1: vejviser 1.1 Hvad er Internettet ? 1.2 Netværkskanten 1.3 Netværkskernen 1.4 Netværksadgang og fysiske medier 1.5 Internet-struktur og ISP’ere 1.6 Forsinkelser og tab i pakke-koblede netværk 1.7 Protokol-lag og service modeller 1.8 Historie

16 Introduction 1-1 Netværkskernen  et væv af sammenkoblede routere  det grundlæggende spørgsmål: hvordan bliver data overført gennem nettet?  kredsløbs-kobling: et dedikeret kredsløb for hvert opkald: som telefonnettet  pakke-kobling: data sendes gennem nettet i diskrete “klumper”

17 Introduction 1-1 Netværkskernen: Kredsløbs- kobling Ressourser i enderne reserveres til “opkald”  link-båndbredde og koblingskapacitet  dedikerede ressourcer: ingen deling  kredsløbs-lignende (garantere) ydeevne  kræver opsætning af kald

18 Introduction 1-1 Netværkskernen: Kredsløbs- kobling Netværks-ressourcer (f.eks. båndbredden) opdeles i “dele”  dele allokeres til opkald  En given ressource er ledig, hvis den ikke bruges af det opkald, der ejer den (ingen ressourcedeling)  link båndbredden opdeles i “dele”  frekvensdeling  tidsdeling

19 Introduction 1-1 Kredsløbskobling: FDMA og TDMA FDMA frekvens tid TDMA frekvens tid 4 brugere Eksempel:

20 Introduction 1-1 Netværkskernen: Pakke-kobling end-end data-strømmen opdeles i pakker  bruger A og B’s pakker deler netværks- ressourcerne  Hver pakke bruger den fulde link-båndbredde  ressourcer bruges efter behov resource-konkurrence:  den samlede ressource- efterspørgsel kan overstige den mængde, der er til rådighed  congestion: pakker står i kø og venter på at bruge links.  store-and-forward: pakkerne bevæger sig et hop ad gangen  sendes over link  venter på tur ved næste link båndbredde-opdeling i “stykker” dedikeret tildeling ressource-reservation

21 Introduction 1-1 Pakke-kobling: Statistisk Multiplexing Der er ikke et bestemt mønster for rækkefølgen af A og B pakkerne (statistisk multiplexing). I TDM får hver maskine den samme slot i den løbende TDM frame. A B C 10 Mb/s Ethernet 1.5 Mbs D E statistisk multiplexing Kø af pakker, der venter på output link

22 Introduction 1-1 Pakke-kobling kontra kredsløbskobling  1 Mbit link  hver bruger:  100 kb/s når “aktiv”  aktiv 10% af tiden  kredsløbs-kobling:  10 brugere  pakke-kobling:  med 35 brugere er sandsynligheden for at > 10 er aktive under 0.0004 Pakke-kobling tillader flere brugere at bruge netværket! N brugere 1 Mb/s link

23 Introduction 1-1 Pakke-kobling kontra kredsløbs-kobling  Godt til data i byger  ressource-deling  simplere, uden kald-opsætning  Ved stor ophobning: pakkeforsinkelser og tab  Der er brug for protokoller til pålidelig dataoverførsel og congestion control  Spm: Hvordan får vi kredsløbslignende opførsel ?  Båndbredde-garantier for audio/video- applikationer  Dette er stadig et uløst problem (kapitel 6) Er pakke-kobling bare en “vinder ?”

24 Introduction 1-1 Pakke-kobling: store-and-forward  Det tager L/R sekunder at transmittere (skubbe ud) pakker med L bit på linket, d.v.s. R bit/s  Hver pakke må ankomme til en router før den kan blive transmitteret på det næste link: store-and- forward  forsinkelse = 3L/R Eksempel:  L = 7.5 Mbit  R = 1.5 Mb/s  forsinkelse = 15 sekunder R R R L

25 Introduction 1-1 Pakkekobling: Besked-segmentering Opsplit beskeden i 5000 pakker  hver pakke er 1500 bit  1 ms for at sende pakken via et link  pipelining: hvert link arbejder i parallel  forsinkelsen reduceres fra 15 sek to 5.002 sek

26 Introduction 1-1 Pakke-koblede netværk: forwarding  Mål: at flytte pakker gennem routere fra kilde til destination  Vi vil studere flere vej-selektions (d.v.s. routnings) algoritmer (kapitel 4)  datagram netværk:  destinationsadressen i pakken bestemmer det næste hop  ruter kan skifte i løbet af sessionen  analogi: at spørge om vej, når man kører  virtual kredsløbs-netværk:  hver pakke har en mærkeseddel (virtual kredsløbs ID), sedlen bestemmer det næste hop  en fast vej besluttes ved call setup time, forbliver fast under forbindelsen  routere opretholder en pr. opkald-tilstand

27 Introduction 1-1 Netværks-taxonomi Telekommunikations netværk Kredsløbs-koblede netværk FDM TDM Pakke-koblede netværk Netværk med VC Datagram Netværk • Datagram-netværk er ikke hverken forbindelses-orienteret eller forbindelsesløst. • Internettet tilbyder både forbindelses-orienterede (TCP) og forbindelsesløse tjenester (UDP) til applikationerne.

28 Introduction 1-1 Kapitel 1: vejviser 1.1 Hvad er Internettet? 1.2 netværkskanten 1.3 netværkskernen 1.4 Netværksadgang og fysiske medier 1.5 Internet struktur og ISP’ere 1.6 forsinkelse og tab i pakkekoblede netværk 1.7 Protolol-lag og service modeller 1.8 Historie

29 Introduction 1-1 Adgangsnet og fysiske medier Spm: Hvordan forbindes ende-systemer til en kant-router?  Adgangsnet i boligområder  Institutioners adgangsnet (skoler, firmaer)  mobile adgangsnet At overveje:  båndbredde (bit pr sekund) i adgangsnet ?  Delt eller dedikeret ?

30 Introduction 1-1 Adgangsnet i boligområder: point-to-point adgang  Opkald via modem  op til 56Kb/s direkte adgang til router (ofte mindre)  Umuligt at surfe og ringe på samme tid, og man er ikke altid på.  ADSL: asymmetric digital subscriber line  op til 1 Mb/s upstream (i dag typisk < 256 kb/s)  op til 8 Mb/s downstream (i dag typisk < 1 Mb/s)  FDM: 50 kHz - 1 MHz downstream 4 kHz - 50 kHz upstream 0 kHz - 4 kHz almindelig telefoni

31 Introduction 1-1 Adgangsnet i boligområder : kabelmodem  HFC: hybrid fiber coax  asymmetrisk: op to 10Mb/s upstream, 1 Mb/s downstream  netværk af kabler og lysledere kobler boliger til ISP-routeren  Delt adgang til routeren fra boligerne  overvejelse: congestion og dimensionering  udlægning: fås fra kabelselskaber, f.eks. Telia/Stofa og TDC

32 Introduction 1-1 Adgangsnet i boligområder : kabelmodem Diagram: http://www.cabledatacomnews.com/cmic/diagram.html

33 Introduction 1-1 Kabelnet-arkitektur: Oversigt bolig kablets hovedende kabel distributions- netværk (forenklet) Typisk 500 til 5000 boliger

34 Introduction 1-1 Kabelnet-arkitektur: Oversigt bolig Kabel hovedende Kabel distributions- netværk (forenklet)

35 Introduction 1-1 Kabelnet-arkitektur: Oversigt bolig Kabel hovedende Kabel distributions- netværk server(e)

36 Introduction 1-1 Kabelnet-arkitektur: Oversigt bolig Kabel hovedende Kabel distributions- netværk Kanaler VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO DATADATA DATADATA CONTROLCONTROL 1234 56789 FDM: Frequency Division Multiplexing

37 Introduction 1-1 Firma-adgang via lokalnet  firma/universitet lokalnet (LAN) forbinder maskiner til kant-router  Ethernet:  delt eller dedikeret link forbinder maskiner til router  10 Mb/s, 100Mb/s, Gigabit Ethernet  udlægning: institutions- og hjemme-lokalnet vinder indpas nu  LANs (lokalnet): Kapitel 5

38 Introduction 1-1 Trådløse adgangsnet  delte trådløse adgangsnet forbinder ende-systemer til routerne  via basis-station, et slags “adgangspunkt” (access point)  trådløse lokalnet:  802.11b (WiFi): 11 Mb/s  (WiFi=Wireless Fidelity)  Trådløs adgang i større områder:  WAP/GPRS-UMTS i Europa  I USA: telco operator  3 Generation ~ 384 kb/s Basis- station mobile maskiner router

39 Introduction 1-1 Hjemme-netværk Typiske hjemme-netværks komponenter:  ADSL eller kabelmodem  router/firewall/NAT (netværks adresse oversætter)  Ethernet  trådløs adgang Trådløst access point trådløse laptops router/ firewall Kabel- modem til/fra kabel forbindelse Ethernet (switched)

40 Introduction 1-1 Fysiske medier  Bit: rejser mellem sender og modtager  det fysiske link: det, der ligger mellem sender og modtager  bundne medier:  signalerne udbredes i faste medier: ledninger, lysledere, koaxkabler  ubundne medier:  signalerne udbedes frit, f.eks. radio Parsnoede kabler (Twisted Pairs)  to isolerede kobbertråde  Kategori 3: traditionelle telefontråde, 10 Mb/s Ethernet  Kategori 5 TP: 100Mb/s Ethernet

41 Introduction 1-1 Fysiske medier: koaxkabler og lysledere koaxialkabel:  to koncentriske kobberledere  begge veje  basisbånd:  En enkelt kanal på kablet  dette er Ethernet  bredbånd:  flere kanaler på kablet  HFC (Hybrid Fiber Coax) Fiberoptisk kabel (lysleder):  Glasfibre, der bærer lys- impulser, hver impulse er en bit  high-speed operation:  high-speed point-til-point transmission (f.eks. 5 Gb/s)  Lav fejl-rate: repeaterne er langt fra hinanden og signalet er immunt overfor elektromagnetisk støj

42 Introduction 1-1 Fysiske medier: radio  signalet bæres i det elektromagnetiske spektrum  ingen fysisk trådforbindelse  bidirektionelt  Virkning af omgivelserne på udbredelsen:  Refleksion (ekko)  blokeres af genstande  interferens Radio-link typer:  landbaseret mikrobølge  f.eks op til 45 Mb/s kanaler  LAN (f.eks. WaveLAN)  2Mb/s, 11Mb/s  wide-area (f.eks cellulær)  F.eks 3G: hundredevis kb/s  satellit  op til 50Mb/s kanaler (eller flere mindre kanaler)  270 msec end-end forsinkelse  geosynchrone kontra LEOS

43 Introduction 1-1 Kapitel 1: vejviser 1.1 Hvad er Internettet? 1.2 Netværkskanten 1.3 netværkskernen 1.4 Netværksadgang og fysiske medier 1.5 Internet-struktur og ISP’ere 1.6 Forsinkelse og tab i pakke-koblede netværk 1.7 Protokol-lag og service-modeller 1.8 Historie

44 Introduction 1-1 Internet-struktur: et netværk af netværk  stort set hierarkisk  i centrum: “første ordens” ISP’ere (f.eks. UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T), national/international dækning  Behandler hinanden som ligemænd Første ordens ISP Første ordens udbydere forbinder (peers) privat NAP Første ordens udbydere forbinder også til offentlige netværks access points (NAPs)

45 Introduction 1-1 Første ordens ISP: f.eks. Sprint Sprint U.S.A. backbone netværk

46 Introduction 1-1 Internet-struktur: et netværk af netværk  “Anden ordens” ISP’ere: mindre (ofte regionale) ISP’ere  Forbinder sig til en eller flere første ordens ISP’ere, måske andre anden ordens ISP’ere Første ordens ISP NAP Anden ordens ISP Anden ordesn ISP Anden ordens ISP betaler første ordens ISP for forbindelse til resten af Internettet  anden ordens ISP’er er kunde hos første ordens udbyder Anden ordens ISP’ere forbinder sig også privat med hinanden og forbindes ved NAP

47 Introduction 1-1 Internet-struktur: et netværk af netværk  “Tredie ordens” ISP’’ere og lokale ISP’ere  sidste hop (“adgangs”) netværk (tættest på maskinerne) Første ordens ISP NAP Anden ordens ISP Tier-2 ISP lokal ISP lokal ISP lokal ISP lokal ISP lokal ISP Tredie ordens ISP lokal ISP lokal ISP lokal ISP Lokale og tredie ordens ISP’ere er kunder hos højere ordens ISP’ere som forbinder dem til resten af Internettet

48 Introduction 1-1 Internet-struktur: netværk af netværk  en pakke passerer gennem mange netværk ! Tier 1 ISP NAP Tier-2 ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local ISP Tier 3 ISP local ISP local ISP local ISP

49 Introduction 1-1 Kapitel 1: vejviser 1.1 Hvad er Internettet? 1.2 Netværkskanten 1.3 netværkskernen 1.4 Netværksadgang og fysiske medier 1.5 Internet-struktur og ISP’ere 1.6 Forsinkelse og tab i pakke-koblede netværk 1.7 Protokollag og service modeller 1.8 Historie

50 Introduction 1-1 Hvordan opstår tab og forsinkelse? pakkerne er i kø i router-bufferne  pakke ankomsthastigheden til linker overstiger output link kapaciteten  pakkerne står i kø og venter på ders tur A B pakke der sendes (forsinkelse) Pakker i kø (forsinkelse) frie (ledige) buffere: ankommende pakker droppes (tab) hvis der ikke er frie buffere

51 Introduction 1-1 Fire årsager til pakkeforsinkelse  1. knude-processering:  check bitfejl  find output-link A B udbredelse transmission Knude- processering kø-dannelse  2. kø-dannelse  Ventetid ved output- link for transmission  afhænger af congestion niveauet i routeren

52 Introduction 1-1 Forsinkelse i pakke-koblede netværk 3.Transmissionsforsinkelse:  R=link båndbredde (bit/s)  L=pakkelængde (bit)  tid til at sende bit i linket = L/R 4. Udbredelsesforsinkelse :  d = længden af det fysiske link  s=udbredelseshastigheden i mediet(~2x10 8 m/sec)  udbredelsesforsinkelse = d/s A B udbredelse transmission knude- processing kødannelse NB: s og R er meget forskellige størrelser!

53 Introduction 1-1 Karavane-analogi  Biler “flytter sig” med 100 km/timen  I betalingsanlægget bruges 12 sek for at servicere en bil (transmissiontid)  bil~bit; karavane ~ pakke  Spm: Hvor længe varer det, inden karavanen er opstillet foran det andet betalingsanlæg?  Tiden til at “skubbe” hele karavanen gennem betalingsanlægget og ud på motorvejen = 12*10 = 120 sekunder  Tiden for den sidste bil til at komme fra det første til det andet betalings- anlæg: 100km/(100km/time)= 1 time  Svar: 62 minutter Betalings- anlæg Betalings- anlæg Karavane på 10 biler 100 km

54 Introduction 1-1 Karavane-analogien (fortsat)  Nu kører bilerne med 1000 km/timen  Betalingsanlægget tager nu 1 min om at servicere en bil  Spm: Vil bilerne ankomme til det andet anlæg før alle bilerne er servicerede ved det første anlæg?  Ja! Efter 7 min er den første bil ved det andet anlæg og 3 biler er stadigvæk ved det første anlæg.  Den første bit af en pakke kan ankomme til den anden router, før pakken er fuldt transmitteret ved den første router! • Se Ethernet applet på bogens hjemmeside Betalings- anlæg Betalings- anlæg Karavane på 10 biler 100 km

55 Introduction 1-1 Knudeforsinkelse  d proc = processeringsforsinkelse  typisk nogle få mikrosekunder eller mindre  d queue = køforsinkelse  Afhænger af congestion  d trans = transmissionsforsinkelse  = L/R, betyder noget for lav-hastigheds links  d prop = udbredelsesforsinkelse  fra få mikrosekunder til hundredvis af millisekunder

56 Introduction 1-1 Køforsinkelse (igen)  R=link båndbredde (b/s)  L=pakke-længde (bit)  a=gennemsnitlig pakkeankomst- hastighed Trafik-intensitet = La/R  La/R ~ 0: middel køforsinkelse er lille  La/R -> 1: forsinkelserne bliver store  La/R > 1: der kommer mere “arbejde” end der kan betjenes så middelforsinkelsen bliver uendelig !

57 Introduction 1-1 “Virkelige” Internet-forsinkelser og veje  hvordan ser “virkelige” Internet-forsinkelser og tab ud ?  Traceroute programmet: giver forsinkelses- målinger fra kilden til routeren langs end-end Internet vejen mod destinationen. For alle i:  sender tre pakker, som vil nå router i på vejen mod destinationen  router i vil returnere pakkerne til afsenderen  afsenderen timer intervallet mellem transmission og svaret. 3 prober

58 Introduction 1-1 “Virkelige” Internet-forsinkelser og veje 1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms 2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms 7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms 8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms 10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms 16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * 19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms traceroute: gaia.cs.umass.edu til www.eurecom.fr Tre forsinklses-målinger fra gaia.cs.umass.edu til cs-gw.cs.umass.edu * betyder; intet svar (proben er tabt, routeren svarer ikke) trans-oceaniske link

59 Introduction 1-1 pakke-tab  kø (en slags buffer) før link, med endelig kapacitet  når en pakke kommer til en fuld kø, så tabes pakken  tabte pakker kan blive retransmitterede af den foregående knude, af ophavsmaskinen, eller slet ikke retransmittes overhovedet

60 Introduction 1-1 Kapitel 1: vejviser 1.1 Hvad er Internettet? 1.2 Netværkskanten 1.3 netværkskernen 1.4 Netværksadgang og fysiske medier 1.5 Internet-struktur og ISP'ere 1.6 forsinkelse og tab i pakke-koblede netværk 1.7 Protokol-lag, service-modeller 1.8 Historie

61 Introduction 1-1 Protokol-“Lag” Netværk er komplicerede !  mange “stykker”:  Maskiner (hosts)  routere  links af forskellige medier  applikationer  protokoller  hardware, software Spørgsmål: Er der noget håb om at organisere strukturen af netværk ? Eller i det mindste vores diskussion af netværk ?

62 Introduction 1-1 Organiseringen af flyrejser  en række organiserede trin billet (køb) baggage (indcheck) gate (indcheck) start fly-routning billet (klage) baggage (hente) gate (udgang) landing fly-routning Fly-routning

63 Introduction 1-1 Organiseringen af flyrejser : et andet synspunkt Lag: hvert lag implementere en service (tjeneste)  via dens egen indre lag-aktioner  bygger på service, der ydes af lagene nedenunder billet (køb) baggage (indcheck) gate (indcheck) start fly-routning billet (klage) baggage (hente) gate (udgang) landing fly-routning Fly-routning

64 Introduction 1-1 Lagdelt flyrejse: service Skranke-til-skranke aflever personer +baggage Bagage-indlevering-til-baggage-udlevering flyt personer: påstigning til afstigning startbane-til-landingsbane fly transport fly routning fra kilde til destination

65 Introduction 1-1 Distribueret implementation of lagdelt funktionalitet billet (køb) baggage (indcheck) gate (påstigning) Fly start fly routning billet (klage) baggage (hente) gates (afstigning) fly landing fly routning Afrejse-lufthavn Ankomst-lufthavn mellemliggende flykontrolcentre fly routning

66 Introduction 1-1 Hvorfor lagdeling? Vi har at gøre med komplekse systemer:  en eksplicit struktur tillader identifikation af og forbindelser mellem komplekse systemers dele  lagdelt referencemodel for diskussion  modularisering letter vedligeholdelse og opdatering af systemer  en ændring i implementationen af et lags service er transparent for resten af systemet  f.eks. en ændring i en fly-gate procedure påvirker ikke resten af systemet  er lagdeling skadelig ?

67 Introduction 1-1 Internet protokol-stakken  applikation: understøtter netværks- applicationer:  FTP, SMTP, STTP  transport: maskine-maskine data- overførsel:  TCP, UDP  netværk: routning af datagrammer fra kilde til destination  IP, routningsprotokoller  link: dataverførsel mellem nabo- netværkselementer  PPP, Ethernet  fysisk: bittene “på ledningen” applikation transport netværk link fysisk

68 Introduction 1-1 Lagdeling: logisk kommunikation applikation transport netværk link fysisk applikation transport netværk link fysisk applikation transport netværk link fysisk applikation transport netværk link fysisk netværk link fysisk Hvert lag:  distribueret  “noget” imple- menterer lag- funktionerne ved hver knude  noget udfører handlinger og udveksler beskeder med peers (ligemænd)

69 Introduction 1-1 Lagdeling: logisk kommunikation application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical network link physical data F.eks.: transport  tager data fra applikation  Tilføjer adresse+pålidelig- hedscheck info for at lave “datagram”  sender datagram- met til peer  venter på, at peer kvitterer for modtagelsen  analogi: postkontor data transport ack

70 Introduction 1-1 Lagdeling: fysisk kommunikation application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical network link physical data

71 Introduction 1-1 Protokol-lagdeling og data Hvert lag tager data ovenfra  tilføjer header information for at skabe en ny dataenhed  videresender den nye dataenhed til laget nedenunder applikation transport netværk link fysisk applikation transport netværk link fysisk kilde destination M M M M H t H t H n H t H n H l M M M M H t H t H n H t H n H l besked segment datagram frame

72 Introduction 1-1 Kapitel 1: vejviser 1.1 Hvad er Internettet? 1.2 Netværkskanten 1.3 netværkskernen 1.4 Netværksadgang og fysiske medier 1.5 ISP’ere og Internet backbones 1.6 Forsinkelse og tab i pakkekoblede net 1.7 Internet struktur og ISP’ere 1.8 Historie

73 Introduction 1-1 Internet Historie  1961: Kleinrock - køteori viser pakke-koblingens effektivitet.  1964: Baran - pakke- kobling i militære net  1967: ARPA-nettet udtænkes af Advanced Research Projects Agency  1969: første ARPAnet- knude operationel  1972:  ARPA-nettet demonstreres offentligt  NCP (Network Control Protocol) først maskine- maskine protokol  først e-mail program  ARPAnettet har 15 knuder 1961-1972: Første pakkekoblede principper

74 Introduction 1-1 Internet Historie  1970: ALOHAnet satellit- netværk på Hawaii  1973: Metcalfe’s PhD- afhandling foreslår Ethernet  1974: Cerf og Kahn - arkitektur for sammenkoblede netværk  sene70’ere: proprietære arkitekturer: DECnet, SNA, XNA  sene 70’ere: kobling af fast- længde pakker (ATM forløber)  1979: ARPAnettet har 200 knuder Cerf og Kahn’s internetværks- principper:  minimalisme, autonomi - ingen interne ændringer kræves for at forbinde netværk  “best effort” service- model  tilstandsløse routers  decentraliseret kontrol definerer dagens Internet arkitektur 1972-1980: Internetworking, nye og proprietære net

75 Introduction 1-1 Internet Historie  1983: ibrugtagning af TCP/IP  1982: SMTP e-mail protokollen defineres  1983: DNS defineres for navn-til-IP- adresse-oversættelse  1985: FTP protokollen defineres  1988: TCP congestion control  nye amerikanske netværk: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel  100.000 maskiner forbundet til forbund af netværk 1980-1990: nye protokoller, knopskydning af netværk

76 Introduction 1-1 Internet Historie  Tidligt 1990’er: ARPAnettet udliciteres  1991: NSF hæver restriktionerne på kommerciel brug af NSFnet (udliciteret, 1995)  tidligt 1990er: Web  hypertekst [Bush 1945, Nelson 1960’s]  HTML, HTTP: Berners-Lee  1994: Mosaic, senere Netscape  sent 1990’ere: kommercialisering af the WWW Sene 1990’ere – 2000:  flere killer apps: instant messaging, peer2peer fil-deling (f.eks. Naptser)  netværkssikkerhed i højsædet  ca. 50 million maskiner, > 100 millioner brugere  backbone-links kører med Gb/s 1990, 2000’erne: kommercialisering, Webben, nye appl

77 Introduction 1-1 Introduktion: Resumé Vi har dækket en masse materiale !  Internet overblik  Hvad er en protokol?  Netværkskanten, kerne, adgangsnetværk  pakke-koblede kontra kredsløbs-koblede  Internet/ISP-struktur  ydeevne: tab og forsinkelser  protokollag og servicemodeller  historie Nu haves:  sammenhæng, overblik, “fornemmelse” for netværk  mere dybde og detaljerfølger!