in3001 datacommunicatie en netwerken, deel A

Transcriptie

1 in00 datacommunicatie en netwerken, deel A Studiemateriaal College in00 Datacommunicatie en Netwerken deel A Augustus 00 J.W.J. Heijnsdijk Technische Universiteit Delft Faculteit Informatietechnologie en Systemen Afdeling Informatie Systemen en Algoritmiek

2 In00 datacommunicatie en netwerken, deel A Studiemateriaal Inhoud Studiemateriaal en tentamenregeling Datacommunicatie en Netwerken Tentamenstof deel A (hoofdstukken tot en met ) Hoofdstuk. Introduction Hoofdstuk. The physical layer 0 Hoofdstuk. The data link layer Hoofdstuk. The medium access sublayer 8 Opgaven deel A Voorbeeldtentamen deel A

3 in00 datacommunicatie en netwerken, deel A Studiemateriaal Studiemateriaal en tentamenregeling De tentamenstof bestaat uit in twee bundeltjes (deel A en deel B) opgesomde hoofdstukken en/of bladzijden uit de oorspronkelijke Engelse versie van het boek: Computer Networks, Andrew S. Tanenbaum, vierde druk, 00 Uitgeverij: Pearson Education, ISBN De tentamenstof In onderstaande opsomming wordt per hoofdstuk (nummering,. enz.), per paragraaf (nummering.,. enz.) en soms per sub-paragraaf (nummering..,.. enz.) vermeld wat de belangrijke begrippen zijn en wat tot de tentamenstof behoort. De genoemde begrippen moet men kennen/kunnen verklaren op het tentamen. Wordt een paragraaf vermeld dan moet hij in zijn geheel bestudeerd worden tenzij anders vermeld. Hier en daar is aangegeven:,,doorlezen. De betreffende stof behoeft dan niet in detail bestudeerd te worden, er wordt zeker geen parate kennis verwacht maar kan op tentamen zijdelings ter sprake gebracht worden. Verder zijn een aantal afdrukjes van transparanten van het college, toelichting of aanvulling op de stof of correcties op het boek gegeven. Daar waar er verschil is tussen transparanten en toelichtingen enerzijds en het boek anderzijds, gelden de eersten. Deeltentamens De stof van het eerste kwartaal (deel A, hoofdstukken tot en met ) en tweede kwartaal (deel B, hoofdstukken tot en met ) wordt apart afgenomen. Deel A wordt afgenomen na het eerste kwartaal in oktober (, uur). Deel B wordt afgenomen na het tweede kwartaal in januari (ook, uur). Op de andere tentamendatum voor in00 (juni) kan men kiezen, of alleen deel A, of alleen deel B, of zowel deel A als deel B af te leggen (elk deel, uur). De keuze moet van tevoren zijn aangegeven. Voor iedereen start het tentamen aan het begin van de sessie (bij middagtentamens dus om :00 uur). Kandidaten die alleen A doen en kandidaten die zowel A als B doen, krijgen de opgaven voor A uitgereikt, de anderen die voor B. Na anderhalf uur levert ieder zijn werk in. Degenen die beide delen doen, blijven zitten, de anderen vertrekken. Hierna worden, aan degenen die gebleven zijn, de opgaven voor B uitgereikt. Zij krijgen eveneens anderhalf uur om deze te maken. Binnen een collegejaar kan men tweemaal aan ieder deeltentamen meedoen: de hoogste score behaald voor een deeltentamen blijft binnen dat collegejaar geldig, en wordt gebruikt om het resultaat van het tentamen te bepalen. Resultaten van deeltentamens blijven niet geldig over de grens van het collegejaar heen. De score van een deeltentamen wordt uitgedrukt in een getal op de schaal van 0,0 tot en met 0,0 met een nauwkeurigheid van decimaal achter de komma. Het tentamenresultaat wordt uitgedrukt als een geheel getal in de reeks van 0 tot en met 0. Dit getal wordt bepaald door middelen en daarna afronden van het beste resultaat van A en het beste resultaat van B, beide behaald in het lopende collegejaar. Hou er rekening mee dat de stof niet moeilijk is maar wel omvangrijk. De deeltentamens geven de mogelijkheid de bestudering van de stof te verdelen. Het wordt daarom ten sterkste aanbevolen mee te doen met het deeltentamen in oktober. Practicum Het vak kent eveneens een verplicht practicum (in0p). Het voltooien van dit practicum wordt dringend aanbevolen voorafgaand aan het doen van deel B. Beschikbaar studiemateriaal naast het boek, Web-site

4 In00 datacommunicatie en netwerken, deel A Studiemateriaal Naast de twee bundeltjes waarin de tentamenstof opgesomd wordt, zijn de transparanten van het college via het Web beschikbaar (.pdf formaat, naar keuze of 6 transparanten per bladzijde) Studiemateriaal dat elektronisch beschikbaar is te vinden via blackboard, of rechtstreeks op de Website: Eventuele fouten of onduidelijkheden, op- en aanmerkingen die het materiaal kunnen verbeteren hoor ik graag op college. Ze kunnen ook doorgegeven worden via aan heijnsdijk@its.tudelft.nl sept 00, J.W.J. Heijnsdijk

5 in00 datacommunicatie en netwerken, deel A. INTRODUCTION Tentamenstof deel A (hoofdstukken tot en met ). INTRODUCTION computer network distributed system.. Uses of computer networks.. Business applications resource sharing client server model communicatie e-business, e-commerce.. Home applications access to remote information person-to-person communication interactive entertainment e-commerce.. Mobile applications.. Social Issues.. Network hardware broadcast networks point-to-point networks LAN, MAN, WAN host net and subnet circuit switching store-and-forward packet switching wireless - mobile internet - the Internet.. Network software... Protocol Hierarchies layers protocols interface network architecture. Netwerkarchitecturen - Architectuur bemoeit zich met funkties vanuit het oogpunt van de gebruiker. (Bijvoorbeeld bij een huis niet hoe het technisch gebouwd is (implementatie), maar wat de gebruiker ervaart. Hoe ziet het eruit, functioneel, esthetisch) - Netwerkarchitectuur. Verzameling funktionele lagen en protocollen (procedures) die de funkties van het subnetwerk bepalen. Niet de details van de uitvoering (implementatie). in 0a - Datacommunicatie en netwerken -. Inleiding Elke laag heeft slechts toegang tot de licht getinte delen van de berichten. De donkere gedeelten worden slechts doorgegeven. In het lichte gedeelte zitten de besturingsgegevens voor de betreffende laag in de computer aan de andere kant van de verbinding. Het fysiek medium ziet slechts signalen maar heeft geen weet van eventuele betekenis. Voorbeeld informatiestroom A data h data h h data h h h data h h h h data t data verstuurd tussen communicerende sen van A naar B Protocol van laag Protocol van laag Protocol van laag Protocol van laag B data h data h h data h h h data h h h h data h h h h data t fysisch medium Voorbeeld informatiestroom voor virtuele communicatie in laag... Design Issues for the Layers addressing error control flow control multiplexing ing verbindingsgericht/verbindingsloze dienst t.. Connection-Oriented and Connectionless connection-oriented service connectionless service quality of service datagram service acknowledged datagram service request-reply service

6 In00 Datacommunicatie en netwerken, deel A. INTRODUCTION... Service primitives Dienstprimitieven laag (n+) laag n laag (n-) n- diens ten n-entiteit (n-)- diens ten n-diens t- primitieven peer-protocol (n-)-diens t- primitieven n- diens ten n-entiteit (n-)- diens ten n-diens t- primitieven (n-)-diens t- primitieven in 0 - Datacommunicatie en netwerken 9. Reference models Referentiemodellen - OSI (Open S ystems Interconnection) - TCP/IP (T ransmission Control Protocol/Internet Protocol) - Hybried (in het boek gebruikt) - ATM (Asynchroonous T ransfer Mode) in 0 - Datacommunicatie en netwerken 6 De referentiemodellen betreffen uitsluitend de aspecten van communicatie. De communicerende sen zelf zitten er dus niet in, wel de heel specifiek op een bepaalde toepassing geschreven communicatieprogrammatuur. Die vindt zijn plaats in de hoogste laag, de. Wat opvalt in het vorige plaatje dat de s (knooppunten van het netwerk) anders getekend zijn dan in afb. -0 van het boek. De hier getoonde manier van weergeven doet meer recht aan de manier waarop de zaken werken. De ontvangt de signalen, zet ze in laag om in bits. In laag worden de bits gegroepeerd in frames (DL-PDU s, DataLink- PDU s). De header en trailer worden er afgehaald, het pakket (N-PDU, Netwerk-PDU) blijft over en wordt doorgestuurd wordt naar de netwerklaag. Daar wordt de informatie in de header bekeken, besloten op welke lijn het pakket verstuurd wordt en doorgegeven naar de entiteit in datalinklaag van de betreffende lijn. Het datalink-protocol kan een geheel ander zijn dan dat van de lijn waarop het pakket binnenkwam. Dit zelfde geldt voor de fysieke laag. Het pakket kan bijvoorbeeld binnengekomen zijn op een glasvezelkabel en doorgestuurd worden via een radioverbinding. De verschillende protocollen in de op laag en laag staan als het ware met de ruggen naar elkaar toe. Pas in laag is er communicatie tussen de twee helften van de... The OSI Reference model Alle lagen met hun functies kennen OS I-referentiemodel pres entatielaag sessielaag netwerklaag datalinklaag fysiekelaag media 6 DT E (hos t) communicerende sen applicatie-protocol pres entatie-protocol sessie-protocol trans port-protocol DS E DS E (netwerkgrens ) () () 6 DT E (hos t) in 0 - Datacommunicatie en netwerken 6 Weg van de bits door de s link a link b link c de weg van de info. medium a a a b b medium b in 0a - Datacommunicatie en netwerken -. Inleiding 6 b b... The TCP/IP Reference Model Alle lagen met hun functies kennen c c medium c 6

7 in00 datacommunicatie en netwerken, deel A. INTRODUCTION T CP /IP -referentiemodel Hybride referentiemodel 6 OS I pres entatielaag sessielaag netwerklaag datalinklaag fysieke laag TCP/IP internetlaag Host naar netwerk Niet aanwezig netwerklaag datalinklaag fysische laag media hos t communicerende sen appl. prot. trans p. prot hos t in 0 - Datacommunicatie en netwerken 8 in 0 - Datacommunicatie en netwerken 86 TCP/IP applicatie trans port internet host naar netwerk media / hos t communicerende sen / / eind-eind-protocol eind-eind-protocol De nummers geven de corresponderende OSI-lagen aan. in 0 - Datacommunicatie en netwerken 8 / / / hos t. Example networks.. The Internet.. X., frame-relay, ATM Hiervan kennen : principe van ATM, indeling van een ATM-cel De lagen van het ATM-referentiemodel voor B-ISDN kennen als hieronder gegeven, is voldoende (dus niet fig. - en -)... A Comparison for the OSI and TCP.. A Critique of the OSI Models and Prot.... A Critique of the TCP/IP Reference model Hybrid reference model Alle lagen met hun functies kennen Hybride referentiemodel OS I 6 pres entatielaag sessielaag netwerklaag datalinklaag fysieke laag TCP/IP internetlaag Host naar netwerk Hybried netwerklaag datalinklaag fysieke laag Het hybride model wordt in het boek gebruikt in 0 - Datacommunicatie en netwerken 8 Extra toelichting op ATM. In traditionele pakketgeschakelde netwerken worden tussen de knooppunten (s) pakketten uitgewisseld. Die worden in een ingelezen, opgeslagen, de informatie in de kop (header) wordt bekeken. Op grond daarvan wordt beslist op welke uitgaande lijn het pakket doorgestuurd wordt. Bij bijvoorbeeld een telefoonnetwerk worden meer verbindingen tegelijk over een kabel gestuurd, door om de beurt even de verbindingen op de kabel toe te laten (Time Division Multiplexing, TDM, zie paragraaf..). Dit gebeurt op de hier onder geschetste (synchrone manier). Een lijn is dus niet een echte lijn maar een kanaal, dat is een gedeelte van de capaciteit van een kabel. (Een tijdsleuf in een frame in de fysieke laag.) Bij hoge snelheden, vanaf tientallen megabits per seconde waren bij pakketschakelende netwerken de gebruikelijke knooppunten (s) niet snel genoeg. Bovendien wordt stap voor stap op de verbinding (link na link) foutcorrectie toegepast. Bij de huidige netwerken met bijvoorbeeld glasvezel is de

8 In00 Datacommunicatie en netwerken, deel A. INTRODUCTION foutenkans zeer klein geworden. Daardoor wordt het overbodig bij elke stap de fouten te corrigeren. Het gaat veel sneller het corrigeren door de eindgebruikers zelf te laten doen. ATM vervangt pakketschakelen en heeft eenvoudige snelle protocollen tussen de knooppunten (s). Asynchronous Transfer Mode (ATM) S ynchroon (vast): tijds leuf n n n frame frame frame ATM-referentiemodel ATM Adaptation Layer (AAL) (Hybr. ) - Interface naar de laag erboven. Verschillende AAL-versies voor verschillende soorten data (b.v. tijdgebonden, wisselend aanbod) - Berichten opdelen en samenvoegen ATM-layer (Hybr. ) - Stroombeheersing, genereren/extraheren van headers, genereren van uitgaande cellen, cel-multiplexing, - Beheer virtuele circuits Physical layer: Transmission Convergence sublayer (TC) (Hybr. ) - Reconstrueert cellen uit binnenkomende bitstroom; foutdetectie Physical Medium Dependent sublayer (PMD) (Hybr. ) - Zet bits om in signalen en omgekeerd, toegang tot fysiek net in 0a - Datacommunicatie en netwerken -. Inleiding 96 Asynchroon (niet vast, naar behoefte): v v 6 cel Transfer: Transmissie en schakelen Opvulcellen om zender en ontvanger in synchronisatie te houden als er geen data te vers turen zijn. in 0 - Datacommunicatie en netwerken -. Inleiding 90 De s zijn bij ATM snelle gespecialiseerde schakelaars (switches), de data worden verpakt in kleine pakketjes, cellen genoemd, die allemaal dezelfde lengte hebben. De kabels worden niet meer zo fijn en regelmatig (synchroon) onderverdeeld in kanalen maar de cellen worden direkt op de kabel gezet (vandaar asynchroon), maar dan wel met een zeer hoge bitsnelheid. Zie het tweede gedeelte van de bovenstaande afbeelding. AT M AT M-cel: bytes 8 bytes Kop Data van gebruikers Asynchronous T ransfer Mode: - verbindings-georienteerd - aflevering van cel is niet gegarandeerd (in hogere lagen corrigeren) - volgorde van de cellen is wel gegarandeerd S nelheid voorlopig of Mbit/s, later 6 Mbit/s in 0 - Datacommunicatie en netwerken 88 ATM-referentiemodel Overeenkomend met laagnummers in hybriede / model ATM Physical layer! media AAL ATM TC PMD host communicerende sen ATM TC TC PMD PMD ATM TC TC PMD PMD AAL ATM TC PMD host AAL = ATM Adaptation Laag ATM = Asynchronous Transfer Mode laag TC = Transmission Convergence sublayer PMD = Physical Medium Dependent sublayer in 0a - Datacommunicatie en netwerken -. Inleiding 9 In het bovenstaande plaatje is de ATM-laag geplaatst op het niveau van laag van het hybride model. Deze laag verzorgt net als die in het hybride model het bepalen van de route en het naar de bestemming brengen van de cellen. De AAL- laag is geplaatst op het niveau van laag van het hybride model omdat hij gelijksoortige functies vervult; bovendien is het eveneens de eerste eind-eindlaag. Tanenbaum geeft een iets andere relatie. Onder deskundigen wordt over deze zaak verschillend gedacht. De hier getoonde relatie is het eenvoudigst te begrijpen. Opgemerkt moet worden dat bij de laatste ontwikkelingen netwerken tonen waarbij ATM binnenin het netwerk soms weer plaats maakt voor s die weer gewoon pakketten schakelen en die inmiddels zeer hoge snelheden kunnen halen..6 Network standarization.. Metric units kennen t/m femto en Peta 8

9 in00 datacommunicatie en netwerken, deel A. INTRODUCTION.8 Outline of the rest of the book.9 Summary 9