Datacom ICT3/4. H1 Internetwerken H3 Internet-protocollen H4 Introductie tot het Cisco IOS H5 IP-routeren

Transcriptie

1 Sybex Cisco CCNA Reader Datacom ICT3/4 H1 Internetwerken H3 Internet-protocollen H4 Introductie tot het Cisco IOS H5 IP-routeren Appendix A Inleiding tot het Cisco IOS Praktijkoefeningen

2 Hoofdstuk 1 Internetwerken DIT HOOFDSTUK BEHANDELT ONDER MEER DE VOLGENDE CCNA EXAMEN- ONDERWERPEN: OSI-referentiemodel & communicatie in lagen Beschrijven van data link en netwerkadressen en aangeven van de belangrijkste verschillen. Definiëren en beschrijven van de functies van het MACadres. Opsommen van de belangrijkste internetwerkfuncties van het OSI-netwerklaagmodel. Aangeven van minimaal drie redenen waarom de industrie gebruikmaakt van een gelaagd model. Definiëren en uitleggen van de vijf conversiestappen van gegevensinkapseling (encapsulation). Beschrijven van verbindinggeoriënteerde netwerkdiensten en verbindingloze netwerkdiensten en hun belangrijkste verschillen. Beschrijven van de voordelen van LAN-segmentering. Beschrijven van LAN-segmentering met bridges, met routers en met switches. Beschrijven van de voordelen van netwerksegmentering met bridges, met routers, en met switches. LAN-ontwerp Beschrijven van full duplex en half duplex Ethernet. Beschrijven van problemen met netwerkverstopping in Ethernet-netwerken. Beschrijven van de voordelen van FastEthernet. Beschrijven van richtlijnen en afstandbeperkingen van FastEthernet. Routing Definiëren van flow control en beschrijven van de drie basismethoden die in internetworking worden gebruikt.

3 Welkom in de wondere wereld van internetworking. In dit eerste hoofdstuk leert u de basis van internetworking door aandacht te besteden aan de manier waarop netwerken aan elkaar worden gekoppeld met Cisco-routers en -switches. Eerst moet u precies weten wat nu een internetwerk is: u maakt een internetwerk door twee of meer LANs of WANs aan elkaar te koppelen via een router en een logisch adresseringsschema te configureren met bijvoorbeeld het IP-protocol. In dit hoofdstuk wordt dieper ingegaan op: De basis van internetworking Netwerksegmentering Hoe bridges, switches en routers worden gebruikt om een netwerk fysiek te segmenteren Hoe routers worden gebruikt om een internetwerk aan te leggen. Verder wordt het Open Systems Interconnection-model (OSI-model) uitgelegd en alle onderdelen hiervan in detail besproken. Het is namelijk belangrijk dat u over een goede ondergrond beschikt voor uw netwerkkennis. Het OSI-model bestaat uit zeven hiërarchische lagen die zijn ontwikkeld om verschillende netwerken van ongelijke systemen met elkaar te laten communiceren. Omdat dit boek gericht is op alles dat met CCNA te maken heeft, is het belangrijk dat u dit model begrijpt op de manier waarop Cisco het ziet. De zeven lagen van het OSI-model worden dan ook op de Cisco-manier behandeld. Er zijn nogal wat verschillende apparaten die op de verschillende lagen van het OSI-model werken; het is dan ook belangrijk de verschillende soorten kabels en connectoren te begrijpen die worden gebruikt om al deze apparaten in een netwerk te laten samenwerken. De bekabeling van Cisco-apparaten wordt behandeld, en ook Ethernet LANs en WAN-technologieën. Zelfs de manier waarop een router of switch met een console verbonden moet worden wordt uitgelegd. Cisco produceert een veelheid aan routers, hubs en switches. Als u al deze producten kent, kunt u een veel beter onderbouwde beslissing nemen over welk product (welke producten) u nodig hebt om uw netwerk optimaal op te zetten. Als hulp daarbij wordt de volledige productlijn van Cisco in een apart gedeelte aan het einde van dit hoofdstuk behandeld.

4 Studiegids Cisco CCNA De basis van internetworking Voordat we de internetworking-modellen en de specificaties van het OSI-model bekijken, moet u eerst het grote geheel zien en het antwoord weten op de vraag: Waarom is het zo belangrijk om Cisco-internetworking te leren? Netwerken en netwerkgebruik zijn de laatste vijftien jaar enorm gegroeid. Best te begrijpen, omdat ze met de snelheid van het licht ontwikkeld moesten worden om gelijke tred te houden met de bedrijfskritische gebruikerseisen als het delen van printers en bestanden en ook meer geavanceerde eisen als bijvoorbeeld videoconferencing. Tenzij iedereen die gebruik maakt van een netwerk, ook in hetzelfde kantoor werkt (een situatie die steeds minder vaak voorkomt), moeten alle relevante netwerken aan elkaar gekoppeld worden zodat de gebruikers er mee kunnen werken. Het is ook waarschijnlijk dat op enig moment een groot netwerk onderverdeeld moet worden in kleinere netwerken omdat bij het groeien van het netwerk de respons steeds minder wordt en gebruikers steeds langer moeten wachten. Dit heet een netwerk segmenteren en hiervoor gebruikt u routers, switches en bridges. Routers worden gebruikt om netwerken aan elkaar te koppelen en pakketjes gegevens van het ene naar het andere netwerk te routeren. Cisco is de belangrijkste routerfabrikant omdat ze routerproducten van hoge kwaliteit maken, een ruime keuze hebben en geweldige service bieden. Routers onderbreken een broadcast-domein, de verzameling van alle apparaten in een netwerksegment die luisteren naar alle broadcasts die op dat segment worden verzonden. Het is belangrijk een broadcastdomein te onderbreken omdat iedere keer dat een server of een client een broadcast over het netwerk verstuurt, alle aangesloten apparaten ernaar moeten luisteren en het bericht moeten verwerken behalve als u een router gebruikt. Als de interface van de router een broadcast ontvangt, geeft deze een antwoord als Nee, dank je, en gooit het bericht zonder het door te sturen naar de andere netwerken. Hoewel routers bekend staan om het feit dat ze broadcast-domeinen scheiden, mag u niet vergeten dat ze ook collision-domeinen opdelen. Switches, daarentegen, worden niet gebruikt om internetwerken aan te leggen; deze voegen functionaliteit toe aan een internetwork-lan. De belangrijkste taak van een switch is het optimaliseren van de prestaties van een LAN door meer bandbreedte beschikbaar te stellen aan de gebruikers van het LAN. Switches sturen ook geen pakketten door naar andere netwerken zoals routers doen. Ze schakelen alleen frames van de ene naar de andere poort binnen hetzelfde netwerk. (In theorie weet u nog niet wat frames en pakketten zijn, maar dat geeft niet. Verderop in dit hoofdstuk wordt het echt uitgelegd!) Standaard onderbreekt een switch een collision-domein. Dit is een Ethernet-term die wordt gebruikt voor de situatie waarin een apparaat op het netwerk een pakket verstuurt, waardoor alle andere apparaten op het netwerk aandacht aan dat pakket moeten geven. Tegelijkertijd geldt dat als een ander apparaat ook een pakket aan het

5 4 Hoofdstuk 1 Internetwerken versturen is, de twee pakketen botsen en beide apparaten hun pakket overnieuw moeten sturen (en nu niet tegelijkertijd). Niet echt efficiënt! Deze situatie komt vaak voor in een omgeving met alleen hubs, waarbij elke client aan een hub is gekoppeld en waarbij alle apparaten samen één collison- en broadcast-domein vormen. In tegenstelling tot bij een hub, vormt elke afzonderlijke poort van een switch een eigen collision-domein. Switches maken afzonderlijke collision-domeinen, maar één broadcast-domein. Een routers zorgt voor een apart broadcast-domein. De term bridging werd geïntroduceerd voordat routers en hubs werden ontwikkeld, veel mensen noemen bridges dan ook wel switches. De reden hiervan is dat bridges en switches eigenlijk hetzelfde doen ze onderbreken collision-domeinen op een LAN. Maar er zijn ook verschillen. Switches bieden deze functie, maar geven veel betere mogelijkheden voor beheer en extra functies. Verder hadden bridges over het algemeen maar twee of vier poorten. Er waren ook wel modellen met 16 poorten, maar tegenwoordig zijn er switches met honderden poorten! In figuur 1.1 ziet u een netwerk met al deze apparaten in functie. Onthoud dat een router niet alleen het broadcast-domein onderbreekt voor elke LAN-interface, maar ook de collision-domeinen. Ziet u dat in figuur 1.1 de router centraal is neergezet en alle fysieke netwerken samenkoppelt? We moeten wel deze lay-out gebruiken omdat er oudere technologieën worden gebruikt bridges en hubs. Als er alleen maar switches in het netwerk zijn, verandert er een heleboel! Dan zouden de LAN-switches centraal staan en de routers alleen gebruikt worden om logische netwerken aan elkaar te koppelen. Dit soort configuraties is in de praktijk al veel gemaakt en daarbij worden Virtual LANs (VLANs) toegepast; VLANs worden in hoofdstuk 6 uitvoerig besproken. Terug naar figuur 1.1: in het bovenste netwerk wordt een bridge gebruikt om de hubs aan de router te koppelen. De bridge onderbreekt het collision-domein, maar alle hosts die met de beide hubs zijn verbonden, maken nog steeds deel uit van hetzelfde broadcast-domein. Verder heeft de bridge twee collision-domeinen aangebracht, zodat elk apparaat dat aan een hub is gekoppeld, zich in hetzelfde collision-domein bevindt als alle andere apparaten die met dezelfde hub zijn verbonden. Jammer, maar in ieder geval beter dan één collision-domein voor alle hosts! Bridges worden gebruikt om netwerken te segmenteren, maar ze kunnen geen broadcast- of multicast-pakketten isoleren.

6 Studiegids Cisco CCNA 5 Figuur 1.1 Internetworking-apparaten Bridge Switch: Veel collision-domeinen een broadcast-domein Bridge: Twee collision-domeinen een broadcast-domein Switch Router Hub: Een collision-domein een broadcast-domein In vergelijking met het netwerk met de drie hubs onderaan, dat ook aan de router is gekoppeld, komt het bridge-netwerk er een stuk beter vanaf. In het onderste netwerk is er een gigantisch collision-domein en een gigantisch broadcast-domein! Het beste netwerk dat aan de router is gekoppeld, is het LAN switch-netwerk aan de linkerkant omdat elke poort van de switch de een collision-domein onderbreekt. Toch zou het nog beter kunnen, omdat alle apparaten zich nog steeds in hetzelfde broadcast-domein bevinden. Onthoud dat dit ongewenst is omdat alle apparaten moeten luisteren naar alle broadcasts die worden verstuurd. Als het broadcast-domein te groot is, beschikken de gebruikers over minder bandbreedte en is de responstijd van het netwerk laag. Het beste netwerk is een netwerk dat zodanig is geconfigureerd dat aan alle eisen van een individueel bedrijf wordt voldaan. LAN-switches met routers, op de juiste plek in het netwerk vormen het beste netwerkontwerp. In dit boek leert u de basis van routers en switches, zodat u per geval een goede beslissing kunt nemen. Nu hebt u een inleiding in internetworking gehad en de verschillende apparaten gezien waaruit een netwerk bestaat. De volgende stap bestaat uit de verschillende internetworking-modellen.

7 6 Hoofdstuk 1 Internetwerken 1.2 Internetworking-modellen Toen netwerken voor het eerst opdoken konden computers over het algemeen alleen communiceren met andere computers van dezelfde fabrikant. Bedrijven kozen toen voor bijvoorbeeld een complete DECnet-oplossing of een IBM-oplossing zeker niet voor een combinatie. Eind jaren 70 werd het OSI (Open Systems Interconnection)- model ontwikkeld door de internationale organisatie voor standaardisatie ISO (International Organization for Standardization) om deze grenzen te doorbreken. Het OSI-model was bedoeld om fabrikanten te helpen netwerkapparaten te ontwikkelen die met netwerken van verschillende leveranciers overweg konden. Net als wereldvrede een mooi idee, maar waarschijnlijk te mooi om waar te worden. Het OSI-model is het belangrijkste architectuurmodel voor netwerken. Het beschrijft hoe gegevens en netwerkgegevens worden doorgegeven door een toepassing op de ene computer, via het netwerkmedium naar een toepassing op een andere computer. In het OSI-model wordt dit verhaal verdeeld in een aantal lagen De benadering met lagen Een referentiemodel is een theoretische bouwtekening van hoe de communicatie zou moeten verlopen. Alle processen die benodigd zijn bij effectieve communicatie worden behandeld en in logische groepen verdeeld, die lagen worden genoemd. Als een communicatiesysteem op deze manier is samengesteld, wordt het een gelaagde architectuur genoemd. Stel u het volgende voor: u wilt samen met wat vrienden een bedrijf beginnen. Een van de eerste dingen die u doet, is bij elkaar komen en bespreken welke taken uitgevoerd moeten worden, wie wat doet, in welke volgorde en hoe de taken met elkaar te maken hebben. Uiteindelijk kunnen deze taken worden verdeeld in afdelingen. Zo kunt u een verdeling maken in een afdeling Inkoop, een afdeling Magazijn en een afdeling Verzending. Elk van deze afdelingen heeft specifieke taken, waarmee de medewerkers de handen vol hebben en zich daardoor moeten richten op hun eigen werkzaamheden. In deze beschrijving zijn de afdelingen een metafoor voor de lagen in een communicatiesysteem. Het werk kan alleen soepel verlopen als het personeel van de verschillende afdelingen op het personeel in andere afdelingen kan vertrouwen en in staat is de eigen taken goed af te handelen. In uw planningsessies zou u notities maken en het hele proces beschrijven zodat later gemakkelijker over standaarden kan worden onderhandeld die worden gebruikt als bedrijfsplan uw referentiemodel. Als de zaak eenmaal draait, moeten de afdelingshoofden, gewapend met het gedeelte van de bouwtekening dat van toepassing is op hun eigen afdeling, aan de slag om praktijkmethoden te ontwikkelen voor de uitvoering van hun taken. Deze praktijkmethoden protocollen moeten worden samengevat in een

8 Studiegids Cisco CCNA 7 bedrijfshandleiding met standaardprocedures en deze moeten goed worden nagevolgd. Elke procedure in de handleiding zal om verschillende redenen zijn opgenomen en er zullen verschillende graden van belangrijkheid zijn bij het implementeren ervan. Als u een partnerschap aangaat of een ander bedrijf overneemt, is het belangrijk dat uw bedrijfsplannen de bouwtekeningen overeenkomen (of in ieder geval goed bij elkaar passen). Op dezelfde manier kunnen softwareontwikkelaars een referentiemodel gebruiken om inzicht te krijgen in de communicatieprocessen tussen computers en bepalen welke soorten functies op welke laag moeten worden geregeld. Als ze een protocol bedenken voor een specifieke laag, hoeven ze zich alleen maar bezig te houden met de functies die door die laag worden uitgevoerd, niet met functies op andere lagen. Een andere laag en een ander protocol verzorgt een andere functie. De technische term hiervoor is binding. De communicatieprocessen die met elkaar te maken hebben, zijn verbonden op of gegroepeerd in een bepaalde laag Voordelen van referentiemodellen Het OSI-model is hiërarchisch opgesteld, en dezelfde voordelen gelden voor welk lagenmodel. Het voornaamste doel van alle modellen, en met name het OSI-model, is het mogelijk maken dat verschillende fabrikanten samenwerken. De voordelen van het OSI-model zijn onder meer: Verdelen van complexe netwerkoperaties in beter behapbare lagen. Mogelijkheid een laag te wijzigen zonder dat alle andere lagen ook gewijzigd hoeven te worden (hierdoor kunnen toepassingsontwikkelaars zich specialiseren in ontwerp en ontwikkeling). Bepaalt de standaardinterface voor de plug-and-play -integratie voor verschillende fabrikanten. 1.3 Het OSI-referentiemodel Het OSI-referentiemodel werd eind jaren 70 ontwikkeld om gegevensoverdracht tussen verschillende netwerkelementen te vergemakkelijken. Een van de voornaamste functies van de OSI-specificaties is het helpen bij gegevensoverdracht tussen ongelijke computers, bijvoorbeeld Unix, pc en Macintosh. Toch is het OSI-model geen fysiek model. Het is een aantal richtlijnen die door toepassingsontwikkelaars kunnen worden gebruikt om toepassingen te maken en gebruiken die op een netwerk werken. Verder is het een raamwerk voor het maken en implementeren van netwerkstandaarden, -apparaten, en internetworking-schema s.

9 8 Hoofdstuk 1 Internetwerken De voornaamste reden dat de International Organization for Standardization (ISO) het OSI-model uitbracht, is dat de netwerken van verschillende fabrikanten konden samenwerken. Het OSI bestaat uit zeven verschillende lagen, die weer zijn verdeeld in twee groepen. De bovenste drie lagen bepalen hoe de toepassing op de eindstations met elkaar en de gebruiker communiceren. De onderste vier lagen bepalen hoe gegevens van de ene kant naar de andere worden verzonden. In figuur 1.2 worden de bovenste drie lagen en hun functies getoond, in figuur 1.3 zijn de onderste drie lagen uitgewerkt. Figuur 1.2 De bovenste lagen Application Biedt interface naar gebruiker Presentation Presenteert gegevens Verwerkt processen als encryptie Session Houdt de gegevens van verschillende toepassingen gescheiden Transport Network Data Link Physical Figuur 1.3 De onderste lagen Transport Biedt betrouwbare of onbetrouwbare aflevering Voert error-correctie uit voor hertransmissie Network Biedt logische adressering, die door routers wordt gebruikt voor de bepaling van de route Data Link Physical Voegt pakketten samen tot bytes en bytes samen tot frames Biedt toegang tot media via MAC-adres Voert error-detectie uit, geen correctie Verplaatst bits tussen apparaten Bepaalt voltage, lijnsnelheid en plaats van draden in kabels

10 Studiegids Cisco CCNA 9 Als u goed kijkt naar figuur 1.2, ziet u dat de gebruiker de computer gebruikt op de Application layer (de laag Toepassing) en dat de bovenste lagen verantwoordelijk zijn voor de communicatie van toepassingen tussen hosts. Onthoud dat geen van de bovenste lagen wat dan ook begrijpen van netwerken of netwerkadressen. Dat is de verantwoordelijkheid van de onderste vier lagen. In figuur 1.3 ziet u dat de onderste vier lagen bepalen hoe gegevens worden overgezet langs een fysieke kabel of door switches en routers. Deze onderste lagen bepalen eveneens hoe een in stukken opgedeelde gegevensstroom van een zendende host moet worden gegroepeerd om weer te worden doorgegeven aan de toepassing op de ontvangende host De OSI-lagen Eigenlijk is de International Organization for Standardization (ISO) net zoiets als Freud was voor de psychologie. Hij schreef de eerste belangrijke standaardwerken de protocollen; net als de ISO het OSI-referentiemodel ontwikkelde als eerste richtlijn voor een open set van netwerkprotocollen. De etiquette voor communicatiemodellen ligt er in vast, en het is vandaag de dag nog steeds het populairste model om protocollen te vergelijken. Het OSI-referentiemodel bestaat uit zeven lagen: Application layer (de laag Application) Presentation layer (de laag Presentation) Session layer (de laag Session) Transport layer (de laag Transport) Network layer (de laag Network) Data Link layer (de laag Data Link) Physical layer (de laag Physical) In figuur 1.4 worden de functies van de verschillende lagen van het OSI-model getoond. Met dit in de hand kunnen kunt u zich nu storten op de details van de verschillende laagfuncties. De laag Application De laag Application (laag Toepassing) van het OSI-model geeft aan waar gebruikers communiceren met de computer. Deze laag is verantwoordelijk voor het identificeren van de bedoelde communicatiepartner en voor het ervoor zorgen dat er voldoende bronnen beschikbaar zijn voor de communicatie.

11 10 Hoofdstuk 1 Internetwerken Figuur 1.4 Functies van de lagen Application Presentation Session Diensten voor bestanden, afdrukken, berichtenverkeer, database en toepassingen Diensten voor versleuteling (encryption), compressie en vertaling Beheer van de dialoog Transport Network End-to-end-verbinding Routing Data Link Physical Framing Fysieke topologie Deze taken zijn belangrijk omdat toepassingen soms alleen lokale bronnen nodig hebben, maar vaak ook communicatiecomponenten van een of meer netwerktoepassingen. Voorbeelden hiervan zijn bestandsoverdracht en , externe toegang, netwerkbeheeractiviteiten, client/server-processen en informatie opzoeken. Veel netwerktoepassingen bieden diensten voor communicatie over bedrijfsnetwerken, maar de behoefte aan verder reiken dan de bestaande netwerken ontwikkelt zich snel. Transacties en gegevensuitwisseling tussen bedrijven nemen een hoge vlucht en maken internetworkingtoepassingen als de volgende nodig: World Wide Web (WWW) Verbindt ontelbare servers (het aantal lijkt per dag toe te nemen) die informatie aanbieden in verschillende vormen. De meeste zijn multimedia en bevatten een of meer van de volgende: afbeeldingen, tekst, video en steeds vaker ook geluid. (En om de druk nog verder op te voeren worden websites ook steeds fraaier en gelikter. En hoe spannender de site eruitziet, hoe meer bronnen benodigd zijn. Verderop in dit hoofdstuk wordt ingegaan op de reden hiervan.) Netscape Navigator en Internet Explorer maken het gemakkelijk websites te benaderen en te bekijken. gateways zijn er in verschillende soorten en kunnen gebruikmaken van Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) of de X.400-standaard om berichten uit te wisselen tussen verschillende toepassingen. Electronic Data Interchange (EDI) Is een verzameling speciale standaarden en processen die het verloop van taken als boekhouding, logistiek en het volgen van orders tussen bedrijven vergemakkelijken.

12 Studiegids Cisco CCNA 11 Speciale bulletin boards In deze categorie vallen de vele chat-rooms op Internet waar mensen elkaar kunnen ontmoeten en met elkaar kunnen communiceren door berichten te plaatsen of door te typen in een soort gesprek. Ook kunnen ze publieke software (public domain software) uitwisselen. Navigatiegereedschappen voor Internet Toepassingen als Gopher en WAIS en zoekmachines als Yahoo!, Excite, en Alta Vista, die gebruikers helpen bronnen en informatie te vinden op Internet. Diensten voor financiële transacties Gericht op de financiële sector. Ze vergaren en verkopen gegevens die betrekking heeft op investeringen, beurstransacties, goederen, wisselkoersen en kredietgegevens aan hun abonnees. De laag Presentation De laag Presentation ontleent zijn naam aan zijn functie: deze laag presenteert de gegevens aan de laag Application. Het is eigenlijk een vertaler die functies voor codering en conversie bevat. Een succesvolle techniek voor gegevensoverdracht is de gegevens aan te passen aan een standaardformaat voor de verzending. Computers zijn zodanig geconfigureerd dat ze deze generiek opgemaakte gegevens kunnen ontvangen en converteren de gegevens terug naar het eigenlijke formaat voordat ze worden gelezen (bijvoorbeeld EBCDIC naar ASCII). Door middel van de vertaaldiensten zorgt de laag Presentation ervoor dat gegevens die worden overgedragen van de laag Application op het ene systeem kunnen worden gelezen door de laag Application op het andere systeem. Het OSI bevat protocolstandaarden waarin is vastgelegd hoe standaardgegevens moeten worden opgemaakt. Taken als gegevenscompressie, decompressie, encryptie (versleuteling), en decryptie horen op deze laag thuis. Een aantal standaarden van de laag Presentation heeft ook te maken met multimedia. De volgende zorgen voor de presentatie van grafische bestanden: PICT Een afbeeldingformaat dat door Macintosh- of PowerPC-programma s wordt gebruikt voor de overdracht van QuickDraw-afbeeldingen. TIFF Het Tagged Image File Format is een standaard afbeeldingformaat voor bitmapafbeeldingen van hoge resolutie. JPEG De Joint Photographic Experts Group heeft deze standaard voor foto s ontwikkeld.

13 12 Hoofdstuk 1 Internetwerken Andere standaarden voor film en geluid zijn: MIDI De Musical Instrument Digital Interface wordt gebruikt voor gedigitaliseerde muziek. MPEG De Moving Picture Experts Group bedacht deze standaard voor de compressie en codering van videobeelden. Deze steeds populairdere standaard ondersteunt digitale opslag en bitrates tot 1,5Mbps. QuickTime Standaard voor Macintosh- of PowerPC-programma s; bestuurt audio- en videotoepassingen. De laag Session De laag Session (Session layer) is verantwoordelijk voor het opzetten, beheren en vervolgens afbreken van sessies tussen entiteiten op de laag Presentation. Deze laag is ook verantwoordelijk voor het dialoogbeheer tussen apparaten of knooppunten (nodes). De communicatie tussen systemen wordt gecoördineerd door middel van drie verschillende modi: simplex, half duplex en full duplex. Kort omschreven zorgt de laag Session ervoor dat de gegevens van de ene toepassing gescheiden blijven van de ander toepassing. Een aantal voorbeelden van protocollen en interfaces op de laag Session (volgens Cisco): Network File System (NFS) Ontwikkeld door Sun Microsystems, gebruikt met TCP/IP en Unix-workstations zodat transparante toegang tot externe bronnen mogelijk wordt. Structured Query Language (SQL) Ontwikkeld door IBM om gebruikers een eenvoudigere manier te bieden om hun informatiebehoefte te formuleren op zowel lokale als externe systemen. Remote Procedure Call (RPC) Is een breed client/server-verwijzingsgereedschap dat gebruikt wordt voor ongelijke dienstenomgevingen. De procedures worden gemaakt op de clients en uitgevoerd op servers. X Window Wordt zeer vaak gebruikt door intelligente terminals voor de communicatie met Unix-computers op afstand, waardoor deze bediend kunnen worden alsof het een lokale computer betreft.

14 Studiegids Cisco CCNA 13 AppleTalk Session Protocol (ASP) Weer een client/server-mechanisme, dat sessies tussen AppleTalk-client en servers opzet en onderhoudt. Digital Network Architecture Session Control Protocol (DNA SCP) Een DECnet-protocol voor op de laag Session. De laag Transport De laag Transport segmenteert gegevens in een gegevensstroom en voegt deze daarna weer samen. Diensten op de laag Transport zorgen zowel voor de segmentering als de samenvoeging van gegevens uit toepassingen op hogere lagen en voegen dit samen tot één gegevensstroom. Ze bieden end-to-end gegevenstransportdiensten en kunnen een logische verbinding leggen tussen de zendende host en de bestemmingshost op een internetwerk. Sommigen van u zullen bekend zijn met UDP en TCP. (Als u het niet bent, maak u dan niet ongerust. Hoofdstuk 3 gaat hier dieper op in.) Als dat zo is, weet u dat beide protocollen actief zijn op de laag Transport en dat TCP een betrouwbare dienst is en UDP niet. Dit betekent dat toepassingsontwikkelaars over meer opties beschikken omdat ze kunnen kiezen uit de twee protocollen als ze werken met de TCP/IPprotocollen. De laag Transport is verantwoordelijk voor het bieden van mechanismen voor het multiplexen van toepassingen op hogere lagen, het opzetten van sessies en het afbreken van virtuele circuits. Verder verbergt deze laag alle netwerkafhankelijke informatie voor de hogere lagen door een transparante mogelijkheid voor gegevensoverdracht te bieden. De term reliable networking (betrouwbaar netwerken) kan worden gebruikt op de laag Transport. Flow Control Op de laag Transport wordt de integriteit van gegevens gewaarborgd door toepassing van flow control en door het mogelijk te maken dat gebruikers betrouwbaar gegevenstransport eisen tussen systemen. Flow control zorgt ervoor dat de zendende host aan de ene kant van de verbinding de buffers van de ontvangend host aan de andere kant niet overbelast dat kan tot gegevensverlies leiden. Betrouwbaar gegevenstransport gebruikt verbindinggeoriënteerde communicatiesessies tussen systemen en de betrokken protocollen zorgen ervoor dat het volgende wordt bereikt:

15 14 Hoofdstuk 1 Internetwerken Na ontvangst van de segmenten wordt een ontvangstbevestiging teruggestuurd naar de zender. Elk segment waarvan geen ontvangstbevestiging binnenkomt, wordt opnieuw verzonden. Segmenten worden na aankomst in de juiste volgorde teruggeplaatst op de bestemming. Er wordt een beheersbare gegevensstroom opgezet zodat verstopping, overbelasting en gegevensverlies worden voorkomen. Verbindinggeoriënteerde communicatie Bij betrouwbaar gegevenstransport begint een van de apparaten een verbindinggeoriënteerde (connection oriented) sessie met het andere systeem. Dit heet een call setup of three-way handshake (Cisco-term). Vervolgens worden gegevens getransporteerd en als dat klaar is vindt een call termination (einde gesprek) plaats en wordt het virtuele circuit afgebroken. In figuur 1.5 ziet u een voorbeeld van een betrouwbare sessie tussen zendende en ontvangende systemen. U ziet dat toepassingen op beide hosts beginnen met het op de hoogte stellen van het besturingssysteem dat er een verbinding gemaakt gaat worden. De twee besturingssystemen communiceren door berichten over het netwerk te verzenden die aangeven dat verzending goedgekeurd is en dat beide zijden gereed zijn voor de verzending. Zodra al deze synchronisatie klaar is, wordt de eigenlijke verbinding opgezet en begint de gegevensoverdracht. Figuur 1.5 Een verbindinggeoriënteerde sessie opzetten Zender Ontvanger Synchronisatie Onderhandelen over verbinding Synchronisatie Bevestiging Verbinding tot stand gebracht Gegegevensoverdracht (Segmenten versturen)

16 Studiegids Cisco CCNA 15 Terwijl de gegevens worden verstuurd van de ene naar de andere host, controleren de machines regelmatig bij elkaar of alles goed gaat en dat de gegevens goed binnenkomen. Hiervoor gebruiken ze de protocolsoftware. Schenk even aandacht aan de stappen op die in een verbindinggeoriënteerde sessie voorkomen. De drieweg handshake three-way handshake, zoals getoond in figuur 1.5: Het eerste verbindingsovereenkomstsegment is een verzoek om synchronisatie. Het tweede en het derde segment bevestigen het verzoek en bepalen de verbindingsparameters de regels tussen de hosts. Het laatste segment is eveneens een bevestiging. Het stelt de bestemmingshost op de hoogte dat de verbindingsovereenkomst is geaccepteerd en dat de feitelijke verbinding tot stand is gebracht. De gegevensoverdracht kan nu beginnen. Klinkt eenvoudig, nietwaar? Toch gaat niet altijd alles even soepel. Soms treedt er verstopping op tijdens een verbinding omdat een snelle computer veel sneller gegevens genereert dan het netwerk kan verstouwen. Een aantal computers die tegelijkertijd datagrammen versturen door één gateway of naar één bestemming kunnen de boel ook aardig in de war sturen. In dit laatste geval kan de gateway of de ontvanger verstopt raken, zelfs al is er niemand aan te wijzen als schuldige. In alle gevallen lijkt het probleem sterk op een flessenhals op de snelweg: te veel verkeer voor te weinig capaciteit. Meestal is het niet en enkele auto die het probleem veroorzaakt, er zijn gewoon te veel auto s op die weg. Wat gebeurt er nu als een machine meer datagrammen ontvangt dan deze kan verwerken? Die worden dan opgeslagen in een speciaal stukje geheugen dat buffer heet. Bufferen kan het probleem alleen oplossen als de datagrammen deel uitmaken van een piek of burst. Als echter continu te veel datagrammen binnenkomen, zal het buffergeheugen vollopen en zal het apparaat nakomende datagrammen weigeren. Toch is dat nog steeds geen groot probleem. Vanwege de transportfunctie werken netwerkoverstromingbeheersystemen (network flood control systems) eigenlijk best goed. De gegevens worden niet zomaar gedumpt. In plaats daarvan stuurt de transportfunctie een not ready -indicator naar de zender of de bron van de overstroming (zie figuur 1.6). Dit mechaniek werkt als een soort stoplicht: het zendende apparaat ziet dat het moet ophouden met het sturen van gegevens naar de ontvanger die het te druk heeft. Als de ontvanger de segmenten die al in de buffer stonden heeft verwerkt, stuurt deze een ready -transportindicator. Zodra de machine die stond te wachten op toestemming om de rest van de datagrammen te sturen deze indicator GO! binnenkrijgt, gaat hij door met verzenden. Bij een betrouwbare verbindinggeoriënteerde gegevensoverdracht worden datagrammen in dezelfde volgorde afgeleverd bij de ontvangende host als waarin ze zijn verzonden. De transmissie is niet gelukt als deze volgorde wordt verbroken! Als een datagram onderweg is kwijtgeraakt, of wordt verdubbeld of beschadigd, wordt er een foutmelding verzonden. Het probleem wordt opgelost doordat de zendende host

17 16 Hoofdstuk 1 Internetwerken van de ontvanger een bevestiging binnenkrijgt van elk datasegment dat deze heeft ontvangen. Figuur 1.6 Segmenten verzenden met flow control Zender Zenden Ontvanger Buffer vol Niet gereed - STOP Segmenten verwerkt GO! Zenden Windowing In het ideale geval gebeurt de gegevensoverdracht snel en efficiënt. U kunt zich voorstellen dat het allemaal erg langzaam wordt als de zendende machine bij ieder segment op ontvangstbevestiging moet wachten. Maar omdat er tijd beschikbaar is na het versturen van een gegevenssegment en voordat de ontvangstbevestiging van de ontvangende machine binnen is, gebruikt de zender deze tijd om alvast meer gegevens te sturen. De hoeveelheid gegevenssegmenten die een zender kan versturen zonder een ontvangstbevestiging af te wachten heet een window. Windows worden gebruikt om de hoeveelheid uitstaande, niet-bevestigde gegevenssegmenten te beheren. De grootte van het window bepaalt dus hoeveel gegevens van de ene kant naar de andere kant wordt verzonden. Sommige protocollen gebruiken het aantal pakketten als hoeveelheid, TCP/IP gebruikt echter het aantal bytes. Zoals te zien is in figuur 1.7, zijn er twee window-grootten de ene is ingesteld op 1, de andere op 3. Als u de window-grootte hebt ingesteld op 1, wacht de zendende machine op bevestiging bij

18 Studiegids Cisco CCNA 17 elk verzonden gegevenssegment. Als u de waarde 3 hebt geconfigureerd, kunnen drie segmenten verstuurd worden voordat op bevestiging wordt gewacht. In het vereenvoudigde voorbeeld zijn zowel zender als ontvanger werkstations. In werkelijkheid is het vrijwel nooit zo eenvoudig en zullen pakketten tijdens hun reis over het netwerk en door routers door elkaar gaan lopen. Routing maakt het geheel een stuk lastiger, maar in hoofdstuk 5 leert u daar gelukkig van alles over. Figuur 1.7 Windowing Zender Zend 1 Zend 2 Windowgrootte 1 Ontvanger Ontvangen 1 Ack 2 Ontvangen 2 Ack 3 Zend 1 Zend 2 Zend 3 Zend 4 Windowgrootte 3 Ack 4 Bevestigingen Betrouwbare gegevensoverdracht verzekert de integriteit van een gegevensstroom die van de ene naar de andere machine via een volledig functionele data link wordt verzonden. Het garandeert dat er geen gegevens worden gedupliceerd of verloren gaan. Dit wordt bereikt door een mechanisme met de naam positive acknowledgment with retransmission (positieve bevestiging met hertransmissie), een techniek die de ontvangende machine bij de ontvangst van gegevens een bevestiging terug laat sturen naar de zender. De zender documenteert elk verzonden segment en wacht op de ontvangstbevestiging voordat een volgend segment wordt verzonden. Bij het versturen van een segment start de zender een timer en als het te lang duurt voordat een ontvangstbevestiging terugkomt, wordt het segment opnieuw gestuurd. In figuur 1.8 stuurt de zender segmenten 1, 2 en 3. Het ontvangende knooppunt (node) bevestigt de ontvangst door segment 4 aan te vragen. Zodra de zender de bevestiging (acknowledgment) ontvangt, stuurt het de segmenten 4, 5 en 6. Als

19 18 Hoofdstuk 1 Internetwerken segment 5 om de een of andere reden de bestemming niet haalt, wordt dit bevestigd door de ontvanger die een verzoek doet segment 5 opnieuw te sturen. De zendende machine stuurt dan het ontbrekende segment en wacht op bevestiging. Pas nadat deze bevestiging binnen is, kan de zender doorgaan met het sturen van segment 7. Figuur 1.8 Betrouwbare overdracht op de transportlaag Zender Ontvanger Zend 1 Zend 2 Zend 3 Ack 4 Zend 4 Zend 5 Zend 6 Verbinding verbroken! Ack 5 Zend 5 Ack 7 De laag Network De laag Network (ook wel laag 3 genoemd) is belast met de adressering van apparaten, plaatsbepaling van apparaten op het netwerk en bepaling van de beste manier om gegevens te transporteren. Dit betekent dat de laag Network gegevens moet transporteren tussen apparaten die niet fysieke met elkaar zijn verbonden. Routers (apparaten op laag 3) worden op de netwerklaag gespecificeerd en bieden de routeringsdiensten binnen een internetwerk. Dit gaat als volgt: als een pakket aankomt op een interface van de router, controleert de router het IP-adres van het doel. Als het pakket niet voor de betreffende router is bedoeld, zoekt de router het doelnetwerk op in de routetabel. Daarna kiest de router een uitgaande interface en stuurt het pakket door naar die interface, waar het in een frame wordt gevat en verzonden op het lokale netwerk. Als de router in de routetabel geen ingang kan vinden voor het doelnetwerk, laat deze het pakket vallen.

20 Studiegids Cisco CCNA 19 Op de laag Network worden twee soorten pakketten gebruikt: gegevens en routeupdates. Gegevenspakketten Worden gebruikt om gebruikersgegevens door het internetwerk te transporteren. Protocollen die gegevensverkeer ondersteunen heten routed protocols (gerouteerde protocollen); voorbeelden hiervan zijn IP en IPX. In hoofdstuk 3 leest u alles over IP-adressering en IPX-adressering wordt in hoofdstuk 8 behandeld. Route-updatepakketten Worden gebruikt om naastgelegen routers bij te werken met informatie over de routers binnen het internetwerk. Protocollen die route-updatepakketten verzenden heten routing protocols; voorbeelden hiervan zijn RIP, EIGRP en OSPF. Routeupdatepaketten worden gebruikt om de routetabellen van de verschillende routers te maken en te onderhouden. In figuur 1.9 ziet u een voorbeeld van een routetabel. Figuur 1.9 Routetabel die gebruikt wordt in een router E0 S0 S0 E0 NET Routetabel INT E0 S0 S0 Metric NET Routetabel INT S0 S0 E0 Metric De routetabel die wordt gebruikt in een router, bevat onder meer de volgende informatie: Netwerkadressen Dit zijn protocolspecifieke netwerkadressen. Een router moet per protocol een routetabel bijhouden omdat de verschillende protocollen hun eigen adresseringsschema s gebruiken. U kunt dit vergelijken met een straatnaambordje met alle talen die door de inwoners van de straat worden gesproken. Als er