INTERNET. Internetwerken, Fysiche architectuur, protocollen.

Transcriptie

1 INTERNET Deel I Internetwerken, Fysiche architectuur, protocollen. 1) Inleiding Internetwerk-technologie: om verscheidene fysische netwerken aan elkaar te koppelen tot 1 groot, uniform communicatiesysteem. 2) Motivatie Elke netwerktechnologie voldoet aan specifieke eisen, vb. -LAN technologie: voor communicatie aan hoge snelheid over korte (I) afstanden. -WAN technologie: voor communicatie over grote afstanden, een grote organisatie gebruikt voor elke taak het meest geschikte netwerktype, dus een grote organisatie krijgt meerdere soorten netwerken. 3) UNIVERSAL SERVICE is fundamenteel voor netwerken, dit betekent dat een gebruiker op een willekeurige computer in een willekeurig

2 deel van de organisatie berichten of gegevens kan sturen naar elke andere gebruiker. Universele dienst moet meerdere netwerktechnologieën ondersteunen. 4) INTERNETWERKEN Dit is een systeem dat universele dienst toelaat tussen nietcompatibele netwerktechnologieën. Zowel SW als HW worden hiervoor aangewend. HW-systemen: om de fysieke netwerken onderling te verbinden. SW-systemen: draait op elke aangesloten computer. Het internet is niet beperkt in grootte. 5) ROUTERS Basis HW COMPONENT gebruikt om heterogene netwerken met elkaar te verbinden. Elke router is een computer met als taak het verbinden van netwerkprocessor + geheugen + afzonderlijke interface voor elk netwerk waarmee de router verbonden is. Een router kan meerdere netwerken verbinden, toch zal een organisatie zelden 1 router gebruiken.

3 2 redenen: De processor in een router is beperkt en kan geen willekeurig aantal netwerken afhandelen. Betrouwbaarheid van een netwerk: Wanneer een netwerk of een router niet werkt kan er een alternatief pad worden gekozen. 6) Virtueel netwerk Doel van internetwerken: universele dienst via heterogene netwerken. Taak van een router is informatie van een bron op het ene netwerk doorsturen naar een specifieke bestemming op een ander netwerk. Taak van een router is complex: verschillende frameformaten = data + controlechars verschillende adresseringssystemen er is op computers en op de router software nodig! Internet SW geeft een beeld van 1 communicatiesysteem waarop vele computers zijn aangesloten. Elke computer - krijgt een adres - Kan informatie doorsturen naar elke andere computer Internet is een Virtueel Netwerk Systeem: Een combinatie van HW en SW geeft de illusie van een uniform netwerksysteem, een dergelijk netwerk is er helemaal niet.

4 Voorbeeld a: De internetsoftware geeft de gebruikers en de toepassingen een illusie van 1 netwerk. Voorbeeld b: De onderliggende fysieke structuur: een computer is gekoppeld aan één fysiek netwerk en routers verzorgen de verbindingen tussen de netwerken. 7) Protocol voor internetwerken TCP/IP = Transmission Control Protocol/Internet Protocol - was het eerste protocolset ontworpen voor gebruik in een internet. - begon in jaren 70 ter zelfde tijd met Local Area Networks - gefinancierd door het Amerikaans ministerie van Defensie. Eén van de eerste instantie die zich bewust werd van de noodzaak van universele dienst. - Midden 80 werd de ontwikkeling TCP/IP verder gefinancierd door de National Science Foundation. TCP/IP maakt een wereldwijd Internet mogelijk.

5 8) Lagen en protocollen 8.1) De noodzaak van protocollen: Elementaire communicatie (HW) bestaat uit mechanismen die iets van A naar B transporteren. Dit betekent het vervoer van 1 e en 0 e : zeer omslachtig voor toepassingen. Complexe software op de, op het netwerk aangesloten computers zorgt voor een high-level interface tussen de applicaties. De deelnemers aan de communicatie moeten zich bij de uitwisseling van berichten aan dezelfde regels houden. = protocol. (zoals welke taal gebruiken? Wanneer versturen we iets?) Netwerkprotocol = verzameling regels die - het formaat van de berichten - de te ondernemen acties bij elk bericht specificeert 8.2) Een protocolontwerp: het lagenmodel ( layering m.) Het communicatieprobleem kan worden opgesplitst door het invoeren van een lagenmodel met een protocol/laag -> 7 layer Reference Model of ISO (International Organisation for Standardisation)

6 Applicatie Presentatie Sessie Transport Netwerk Datalink Fysiek - uitgaande data gaat van elke laag naar beneden, - inkomende data gaat door elke laag naar boven. - de software in elke laag lost 1 deel van het communicatieprobleem op. Methode: - De SW in een beperkte laag op de zendende computer voegt informatie toe aan de data - de SW in dezelfde laag op de ontvangende computer gebruikt de extra informatie om de data te verwerken. Vb: uitgaand frame op computer 1 belandt in de Datalink- SW -> controlesom wordt toegevoegd aan het frame -> inkomend frame op computer 2 komt in de Dataline SW terecht -> SW verifieert de controle som en verwijderd ze uit het frame 8.3 Meervoudige geneste headers: Elke laag plaatst extra informatie in de header voordat de data naar een eronder gelegen laag verzonden wordt -> Een frame bevat een reeks geneste headers:

7 De transformatie die een protocol uitvoert alvorens een frame te versturen, moet bij de ontvangst van het frame geheel worden tenietgedaan: Voegt een laag op zendende computer een header toe in het frame, dan moet de corresponderdend laag op de ontvanger de header verwijderen. 8.4 Het TCP/IP-lagenmodel, het Internet-Lagenmodel genoemd bevat 5 lagen: Toepassing, Transport, Internet, Netwerkinterface, Fysieke laag(hw). Laag 2: -Hoe worden data in frames ingedeeld -Hoe transporteert een computer frames over het netwerk. Laag 3: Bepaalt het formaat van de pakketten. Bepaalt het mechanisme gebruikt om pakketten van 1 computer via 1 of meerdere routers naar een eindbestemming te sturen. Laag 4: Bepaalt hoe betrouwbare overdracht wordt verzekerd. Laag 5: Bepaalt hoe een toepassing een internet gebruikt.

8 Host-computer = elk computer systeem verbonden met het internet en waarop toepassingen draaien. PC of mainframe, langzaam of snel, groot of klein geheugen, aangesloten op een netwerk dat op lage of op hoge snelheid werkt. TCP/IP-protocollen geven elke paar hosts de mogelijkheid om te communiceren Zowel hosts als routers hebben TCP/IP protocol SW nodig.

9 Deel II IP: Internet Protocol-adressen. Inleiding: In deel I bespraken we de fysieke architectuur van het internet, waarin routers de fysieke netwerken met elkaar verbinden. 1) Adressen voor het virtuele net: Het internet moet een uniform netwerksysteem lijken alle host-computers moeten een uniform adresseringssysteem hanteren. Fysieke netwerkadressen zijn niet: Internet kan meerdere netwerktechnologieen omvatten Elke technologie bepaalt zijn eigen adresformaat. 2) ProtocolSW: definieert een abstract adresseringssysteem dat elke host een uniek adres toekent. Gebruikers, toepassingsprogramma s, hogere lagen van de protocolsw gebruiken deze abstracte adressen om te communiceren op het virtuele net.

10 3) Het IP-Adresseringssysteem: Het Internet-adres is een uniek 32-bits getal. Elk pakket dat verstuurd wordt via Internet bevat het 32 bits IP adres van de zender en van de ontvanger. Elke host moet het IP-adres kennen van de computer op afstand waar de informatie naartoe wordt gestuurd. 4) Hierarchie van IP adressen: 32 bits IP adres = prefix + suffix prefix: netwerknummer uniek binnen internet suffix: computeradres in het fysiek netwerk, uniek binnen het netwerk. Elke computer krijgt een uniek adres. 2 computers gekoppeld aan verschillende fysieke netwerken hebben een verschillende prefix. 2 computers gekoppeld aan 1 fysiek netwerk hebben een verschillende suffix. Het toekennen van netwerknummers wordt globaal gecoördineerd. 5) Klasse-indeling van IP-adressen: prefix: moet voldoende bits bevatten zodat elk netwerk in internet een uniek netwerknummer krijgt. Suffix: voldoende bits zodat elke computer aangesloten op een fysiek netwerk een uniek nummer krijgt binnen dat netwerk.

11 Niet evident vermits de toekenning van bits aan 1 deel, de vermindering van bits aan het andere deel betekent. Vb: groot prefix: handig bij veel netwerken, beperkt de grootte van elk netwerk. groot suffix: elk netwerk kan veel computers bevatten, het totaal aantal netwerken is beperkt. Het internet is een combinatie van grote en kleine fysieke netwerken -> het IP adresseringssysteem voorziet 3 primaire klassen: elke klas bepaalt andere lengtes voor prefix en suffix. -klasse A, B en C = primaire klassen, gebruikt voor hostadressen. -klasse D: voor multicasting(= aflevering bij een groep computers) -klasse E: voor toekomstig gebruik. 6) De klassen berekenen van een IP-adres. IP-adressen zijn zelfidentificerend: de klasse van een adres wordt berekend uit het adres zelf. 7) Decimale notatie met punten: (Dotted Decimal Notation). IP-adres = 32 bits = binair getal = 4 * 8 bits

12 .elk octet (= 8 bits) wordt decimaal weergegeven..men noteert een punt. Tussen elk octet. 8) Klassen en de decimale notatie met punten. We bepalen de klasse uit de decimale waarde van het 1e octet. 9) Verdeling van de adresruimte: Een prefix van n bits -> 2 n unieke netnummers. Een suffix van m bits -> 2m host nummers. Het prefix en het suffix kunnen aan een bepaald netwerk worden toegewezen. 10) Autoriteit voor adressen: a. in een internet moet elk netwerkprefix uniek zijn. b. ISP = Internet Service Providers Voor netwerken die op het Internet worden aangesloten krijgt een bedrijf, school, organisatie netwerknummers van het communicatie(isp)-bedrijf dat Internetverbindingen levert. c. Een centrale organisatie = Internet Assigned Number Authority zorgt ervoor dat elk netwerkprefix in het hele Internet uniek is!

13 11) Een voorbeeld van adressering. Een organisatie kiest voor een privaat Internet, bestaande uit 4 fysieke netwerken -> 1) Routers moeten de verbindingen verzorgen tussen de netwerken. 2) IP-adressen moeten worden toegewezen. Toewijzen van een netwerk prefix: Er moet een getal worden gekozen uit de klasse A,B of C afhankelijk van de grootte van het netwerk. 12) Speciale IP-adressen: 12.1) Netwerkadres: Host adres 0 wordt gebruikt om een netwerk aan te duiden. 12.2) Directed Broadcast Address: Wanneer je data naar alle hosts op een fysiek netwerk wilt sturen, gebruik IP netwerkprefix gevolgd door allemaal 1en. 13) Routers en het principe van IP-adressering: Elke host krijgt een IP-adres. Elke router krijgt 2 op meerdere IP-adressen. Een IP-adres identificeert een verbinding tussen een computer en een netwerk.

14 14) Multihomed hosts Een host-computer, verbonden met meerdere netwerken, wordt een multihomed host genoemd. Nut: - betrouwbaarheid stijgt: als het ene netwerk uitrolt, kan de host het internet bereiken via de tweede verbinding -performance stijgt: een kortere weg kiezen, routers die overbelast zijn vermijden, een rechtstreekse overdracht doen. Een multihomed host heeft meerdere protocol-adressen: 1 protocol adres per netwerk(net als routers).

15 Deel III Binding van protocol-adressen: 1) Inleiding: IP adressen zijn abstract, virtueel, ze worden gegenereerd door SW. De fysieke netwerk-hw : geen inzicht in de relaties: IP prefix netwerk IP suffix computer. Een frame, verzonden via een fysiek netwerk, moet het HWadres van de bestemming bevatten! de Protocol-SW moet het IP-adres van de bestemmingscomputer vertalen naar een equivalent HW-adres = ADDRESS RESOLUTION. 2) Adres resolutie: Dit is lokaal voor een netwerk! 3)Technieken 3.1) Opzoektabel Klein netwerk zoekt sequentieel in de adresbindingstabel. Voor grote netwerken kiest men dikwijls voor directe indexering.

16 3.2) Closed form berekening: Het IP protocol adres wordt zorgvuldig gekozen, zodat het HW-adres van de computer met behulp van Boole of rekenkundige bewerkingen uit het IP adres kan worden afgeleid. 3.3) Berichtenuitwisseling Computers wisselen berichten uit via een netwerk om een adres te achterhalen. De ene computer stuurt een bericht(ip-adres) dat een adresbinding aanvraagt, een andere computer stuurt een antwoord dat de gevraagde informatie bevat. het netwerk bevat 1 of meerdere servers die als taak hebben: adresresolutie-aanvragen te beantwoorden. Elke computer op het netwerk neemt deel aan de adresresolutie: Als een computer een adres moet achterhalen, broadcast hij een verzoek op het netwerk. 3.4) Lagen, adresresolutie, protocoladressen (zie Deel I, 7.4)

17 Deel IV Doorsturen van IP-datagrammen 1) Het IP-datagram: Een bron-host creeert een pakket, plaatst het bestemmingsadres in de pakket-header en stuur het pakket naar een router. De router gebruikt het bestemmingsadres om de volgende router op het pad naar de bestemming te selecteren en transporteert het pakket. Het pakket moet op zijn pad meerdere niet-compatibele netwerken passeren. Internet definieert een HW-onafhankelijk pakketformaat: het IP-datagram genoemd. 2) Het IP-datagram doorsturen: Elke IP router heeft een ROUTERINGSTABEL om de keuze van de volgende hop te kunnen maken. Een hop is de volgende plaats die een pakket op de reis naar zijn bestemming moet passeren. een routeringstabel: - wordt geinitialiseerd bij het opstarten van de router - wordt bijgewerkt als de topologie verandert of als de HW uitvalt. - Heeft 1 ingang per netwerk: de bestemming is een netwerk en de volgende hop om die bestemming te bereiken.

18 Voorbeeld Elke bestemming is een netwerk, geen host. Het aantal rijen in een routeringstabel = het aantal fysieke netwerken. 3) Routeringstabel ingangen: In werkelijkheid bevat 1 entry in een routeringstabel 3 velden: Bestemming: bevat het netwerkprefix van het netwerk van de bestemming Masker: men voert een AND functie uit op het bitmasker en het bestemmingsadres, zodat alleen de netwerk-prefix van de bestemming overblijft. Volgende hop: bevat een IP-adres wanneer de volgende hop een router is. 4) IP-Datagramtransmissie en frames: NetwerkHW begrijpt geen: - IP-adressering - IP-datagram formaat NetwerkHW definieert - eigen frameformaat -fysiek adresseringssysteem het IP-datagram wordt ingekapseld.

19 5) Transmissie via Internet. Inkapseling gebeurt wanneer een IP-datagram een fysiek netwerk passeert. Routers en hosts stockeren een IP- Datagram zonder Frame Header. De frame-header is variabel en afhankelijk van de netwerktechnologie.

20 Deel V World Wide Web pagina s en browsers. 1) Browserinterface: Het WWW is een reusachtige online vergaarbak van informatie. Een browser is een interactief programma waarmee de gebruiker informatie van het WWW kan bekijken. De informatie bevat onderlijnde of gemarkeerde delen (Hyperlink) die men kan selecteren om verdere informatie te verkrijgen. 2) Hypermedia: Web = een gedistribueerd hypermediasysteem dat interactieve toegang ondersteunt. 3) Document: Een hypermedia document op het Web noemt men een pagina. De begin-pagina van een website noemt men een home-page. Een pagina kan vele items bevatten -> de opmaak moet met zorg gedefinieerd worden, opdat een browser de inhoud kan interpreteren. Vb:

21 Een browser moet in staat zijn onderscheid te maken tussen willekeurige tekst, afbeeldingen en koppelingen naar andere pagina s. Een algemene documentopmaak is van belang: zoals de volgorde waarin de items verschijnen. HTML = HyperText Markup Language, markeringstaal wordt gebruikt om web-documenten in elkaar te zetten, het is geen programmeertaal, het specificeert algemene richtlijnen voor de opmaak, de browser bepaalt de details. 4) HTML-opmaak en weergave: HTML-document bestaat uit 2 delen: kop (head) en inhoud (body) Een HTML-document is een tekstbestand, waarin de informatie voorzien is van codes (tags). Sommige tags bepalen een actie die direct wordt uitgevoerd of ze bepalen de opmaak van alle tekst die volgt op de tag -> dergelijke codes treden in paren op. 5) Grafische afbeelding in een web-pagina: Grafische afbeeldingen bevinden zich op andere locaties en worden in het document ingesloten.

22 6) Een pagina identificeren: Een pagina kan zich op één van de vele computers bevinden op het web Een computer kan vele pagina s bevatten. Meerdere soorten documenten zijn mogelijk. Aangeven welk applicatieprotocol is nodig voor de weergave van een pagina. Gespecificeerd in het URL (Uniform Resource Locator) 7) Koppeling van het ene naar het andere document: is een passieve pointer naar een ander document: pas als de gebruiker het item selecteert, zal de browser de koppeling volgen, het document ophalen, het huidige document op het scherm vervangen door het nieuwe. Elk woord, zin, alinea of afbeelding kan naar een ander document verwijzen. Door middel van een anker. 8) Transport van Web-documenten Web-Browsers gebruiken het Client/Server model De verbinding tussen de web browser en de Web-Server wordt verbroken als het document of de afbeelding is opgehaald.

23 De interactie tussen de Browser en de Server gebeurt volgens HTTP (HyperText Transport Protocol). FTP voor gewone bestanden. (File Transfer Protocol). 9) Browser architectuur. De structuur van Web-Browsers is ingewikkelder dan die van Web-Servers. Web-Servers voeren steeds dezelfde taak uit: een server wacht tot een Browser een verbinding legt en een pagina aanvraagt. De Server stuurt een kopie van het document en sluit de verbinding Wacht op de volgende aanvraag. Een browser regelt alle details voor de toegang tot het document de weergave van het document Browser bestaat uit een verzameling Clients een verzameling interpretors een controller Elke browser heeft altijd een HTML-Interpretor. 10) Drie basistypen van Web-documenten. Afhankelijk van het moment waarop de inhoud van het document bepaald wordt.

24 Statisch: bevindt zich een bestand van een Web- Server. Elke aanvraag leidt tot eenzelfde resultaat. Dynamisch: wordt door de Web-Server gemaakt als de Web-Browser het document aanvraagt. Voor elke aanvraag wordt een apart document gemaakt. Actief: als een browser een actief document aanvraagt, stuurt de Server een kopie van een programma terug, dat de Browser lokaal moet uitvoeren. 11) Situering Java-Technologie: Een actief document levert continu bijgewerkte informatie, de berekeningen gebeuren in de Browser. JAVA(sun) wordt gebruikt voor het maken en het uitvoeren van actieve documenten. APPLET = actief document(programma) in JAVA.