HY-335 : Δίθηοα Υπμιμγηζηώκ

Transcript

1 W N net works R E O T HY-335 : Δίθηοα Υπμιμγηζηώκ Δπίπεδο Γικηύος K Δνμμμιμγεηέξ, addressing, layers, εκζοιάθςζε Μανία Παπαδμπμύιε Τμήμα Γπηζηήμεξ Υπμιμγηζηώκ Πακεπηζηήμημ Κνήηεξ Φεημενηκό ελάμεκμ

2 r r r r Θέμαηα πνμξ ζοδήηεζε... Γνςηήζεηξ από ηα πνμεγμύμεκα lectures... Γπίπεδμ Δηθηύμο Δνμμμιμγεηήξ (δηάθμνεξ ηεπκμιμγίεξ) IP Δηεοζύκζεηξ, παθέηα Βαζιζμένο κςπίωρ ζηο Κεθ. 4 ηος βιβλίος ηων Kurose/Ross Network Layer 4-2

3 Today s Lecture Ανπείμ (Γπίπεδμ εθανμμγήξ) Application Segments (Transport layer, TCP/UDP) Datagrams (Γπίπεδμ δηθηύμο, IP) Frames (Γπίπεδμ MAC, Ethernet) Σήμεπα απσίζομε αςηό! Transport Network (IP).καη ιίγμ από αοηό Link Physical Γπμμε θαιύρεη ηα 2 επίπεδα Network Layer 4-3

4 Κενηπικοί Μησανιζμοί ενόρ Δπιπέδος Γικηύος r r r Path determination m The algorithms that determine the paths are referred to as routing algorithms Forwarding m When a packet arrives at the input to a router, the router must move it to the appropriate output link e.g., forward the packet to the next router on the path to H2 Call setup m Require that the routers along the chosen path from source to destination handshake with each other in order to setup state before network-layer data packets actually begin to flow VC setup Data transfer VC teardown

5 Παπάδειγμα: ημ επίπεδμ δηθηύμο ζημ Δηαδίθηομ Λεηημονγίεξ ημο επηπέδμο δηθηύμο host θαη δνμμμιμγεηέξ: Γπίπεδμ μεηαθμνάξ: TCP, UDP Γπίπεδμ Δηθηύμο Πνςηόθμιια δνμμμιόγεζεξ Γπηιμγή δηαδνμμήξ RIP, OSPF, BGP Πίκαθαξ πνμώζεζεξ IP πνςηόθμιιμ Σομβάζεηξ δηεοζοκζημδόηεζεξ Μμνθή datagram Σομβάζεηξ πεηνηζμμύ παθέηςκ ICMP πνςηόθμιιμ Ακηαιιαγή μεκομάηςκ ιάζμοξ ζεμαημδμζία δνμμμιμγεηώκ Γπίπεδμ δεύλεξ Φοζηθό επίπεδμ ππ έιιεηρε θάπμηαξ οπενεζίαξ από έκακ server, απμοζία εκόξ οπμιμγηζηή από ημ δίθηομ Network Layer 4-5

6 r r Γπίπεδμ δηθηύμο Πνςηόθμιια επηπέδμο δηθηύμο ζε θάζε host, δνμμμιμγεηή Ο δνμμμιμγεηήξ ελεηάδεη ηα πεδία επηθεθαιίδαξ ζε όια ηα IP datagrams πμο πενκάκε από αοηόκ application transport network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical Ανπείμ (Γπίπεδμ εθανμμγήξ) Τμήμαηα (επίπεδμ μεηαθμνάξ, TCP/UDP) Datagrams (Γπίπεδμ δηθηύμο, IP) Frames (Γπίπεδμ MAC, Ethernet) network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical application transport network data link physical Network Layer 4-6

7 Αιιειεπίδναζε μεηαλύ δνμμμιόγεζεξ & πνμώζεζεξ Αλγόπιθμορ δπομολόγηζηρ Η ηιμή ζηην επικεθαλίδα ηος πακέηος πος θηάνει Τοπικόρ πίνακαρ πποώθ. Τιμή Δξεπσόμενη επικεθαλίδαρ ζεύξη Network Layer 4-7

8 Γπίπεδμ Δηθηύμο (βαζηθά ζέμαηα) Σηόπμη: r Καηακόεζε ηςκ βαζηθώκ ανπώκ ζπεδηαζμμύ ημο : m network layer service μμκηέιμ m Δνμμμιόγεζε (routing) & πνμώζεζε (forwarding) m Πςξ δμοιεύεη έκαξ δνμμμιμγεηήξ (router) m Δνμμμιόγεζε (επηιμγή μμκμπαηημύ) m Γπίδναζε ηςκ μεγάιςκ μεγεζώκ ζηεκ απόδμζε ηςκ αιγμνίζμςκ δνμμμιόγεζεξ Network Layer 4-8

9 IP Routers Aπμηειμύκηαη από Δηεπαθέξ εηζόδμο interfaces όπμο ηα παθέηα θηάκμοκ Δηεπαθέξ ελόδμο από όπμο ηα παθέηα πνμςζμύκηαη ζημ δίθηομ ηνόπμξ ζύκδεζεξ ηςκ δηεπαθώκ εηζόδμο θαη ελόδμο Router 5 7 Υιμπμηεί: Πνμώζεζε παθέηςκ ζημ θαηάιιειμ output interface Φεηνηζμό ηςκ πόνςκ εύνμοξ δώκεξ & πηκάθςκ πώνμο Θα ημ αθμύζεηε θη ςξ level-3 switch Network Layer 4-9

10 Λεηημονγίεξ ζύναξ εηζόδμο θοζηθό επίπεδμ: ήρε ζε επίπεδμ bit επίπεδμ δεύλεξ δεδμμέκςκ: π.π., Ethernet (βι. Κεθ. 5) Aπμθεκηνηθμπμηεμέκo switching: r r Με βάζε ημκ πνμμνηζμό ημο datagram, ράπκεη γηα ηεκ ζύνα ελόδμο πνεζημμπμηώκηαξ ημκ πίκαθα πνμώζεζεξ ζηε μκήμε ηεξ ζύναξ εηζόδμο ζηόπμξ: κα μιμθιενςζεί ε επελενγαζία ηεξ ζύναξ εηζόδμο ζηεκ ηαπύηεηα ηεξ γναμμήξ queuing: όηαν ηα datagrams θηάκμοκ γνεγμνόηενα από ημ νοζμό πνμώζεζεξ ζημ switch Network Layer 4-10

11 Γεκηθή ανπηηεθημκηθή εκόξ δνμμμιμγεηή r r Οη δηεπαθέξ εηζόδμο & ελόδμο ζοκδέμκηαη μέζς μηαξ δηαζύκδεζεξ Η δηαζύκδεζε μπμνεί κα οιμπμηεζεί μέζς m θμηκήξ μκήμεξ δνμμμιμγεηέξ παμειήξ πςνηηεθόηεηαξ, π.π., PC-based δνμμμιμγεηέξ m Δηαμμηναδόμεκμξ δίαοιμξ (shared bus) Δνμμμιμγεηέξ μεζαίαξ πςνεηηθόηεηαξ m Σεμείμ-πνμξ-ζεμείμ (switched) δίαοιμξ Δνμμμιμγεηέξ ορειήξ πςνεηηθόηεηαξ input interface Interconnect output interface Network Layer 4-11

12 Γπηζθόπεζε ηεξ ανπηηεθημκηθήξ ημο δνμμμιμγεηή Δύμ ιεηημονγίεξ θιεηδιά ημο δνμμμιμγεηή: Τνέπεη αιγμνίζμμοξ/πνςηόθμιια δνμμμιόγεζεξ (ππ RIP, OSPF, BGP) Πνμςζεί ηα datagrams από ηεκ εηζενπόμεκε ζηεκ ελενπόμεκε ζύκδεζε Network Layer 4-12

13 Βαζηθμί ηύπμη ηεπκμιμγίαξ δνμμμιμγεηώκ Μεγαιύηενμξ παναιιειηζμόξ Δηαθόπηεξ (transistor) Καιώδημ Τνείξ ηαοηόπνμκεξ νμέξ δεδμμέκςκ Network Layer 4-13

14 Switching Memory Δνμμμιμγεηέξ πνώηεξ γεκηάξ Παναδμζηαθμί οπμιμγηζηέξ με ημ switching θάης από ημκ άμεζμ έιεγπμ ηεξ CPU Τμ παθέημ ακηηγνάθεηαη ζηε μκήμε ημο ζοζηήμαημξ ε ηαπύηεηα μεηώκεηαη από ημ bandwidth ηεξ μκήμεξ (2 πενάζμαηα από ημ δίαοιμ ακά datagram) Input Port Memory Output Port System Bus Κάζε πνμκηθή ζηηγμή μία input port μπμνεί κα γνάρεη ζηε μκήμε & ηεκ επόμεκε ζηηγμή μία άιιε input port μπμνεί κα γνάρεη ή μηα output port κα δηαβάζεη Network Layer 4-14

15 Δηαμμηναδόμεκε μκήμε (1ε γεκηά) Shared Backplane CPU Route Table Buffer Memory Line Interface MAC Line Interface MAC Line Interface MAC Τςπικά < 0.5Gbps ζςνολική σωπηηικόηηηα Πεπιοπίζεηαι από ηον πςθμό ηηρ διαμοιπαζόμενηρ μνήμηρ (* Slide by Nick McKeown) Network Layer 4-15

16 Switching μέζς εκόξ δηαύιμο (bus) r To datagram από ηεκ ζύνα εηζόδμο ηεξ μκήμεξ ζύνα ελόδμο ηεξ μκήμεξ μέζς εκόξ δηαμμηναδόμεκμο δηαύιμο bus contention: Η ηαπύηεηα ημο switching πενημνίδεηαη από ημ bandwidth ημο δηαύιμο r 1 Gbps bus, Cisco 1900: επανθήξ ηαπύηεηα γηα access & enterprise routers (όπη ημπηθμύξ ή backbone) Κάζε πνμκηθή ζηηγμή μία ζύνα εηζόδμο μπμνεί κα γνάρεη ζημ bus & ηεκ επόμεκε ζηηγμή μία άιιε ζύνα εηζόδμο μπμνεί κα γνάρεη ή μηα ζύνα ελόδμο κα δηαβάζεη Network Layer 4-16

17 Δηαμμηναδόμεκμξ δίαοιμξ (shared bus) (2ε γεκηά) CPU Route Table Buffer Memory Τςπικά < 5Gb/s ζςνολική σωπηηικόηηηα Line Card Line Card Line Card Πεπιοπίζεηαι από ηον διαμοιπαζόμενο δίαςλο Buffer Memory Fwding Cache Buffer Memory Fwding Cache Buffer Memory Fwding Cache MAC MAC MAC (* Slide by Nick McKeown) Network Layer 4-17

18 Σεμείμ-πνμξ-ζεμείμ Switch (3ε γεκηά) Switched Backplane Line Card Local Buffer Memory Fwding Table MAC CPU Card Routing Table Line Card Local Buffer Memory Fwding Table MAC Tςπικά < 50Gbps ζςνολική σωπηηικόηηηα (*Slide by Nick McKeown) Network Layer 4-18

19 Point-to-Point Switch - Δηαζύκδεζε (Interconnect) Point-to-point switch επηηνέπεη πανάιιειεξ μεηαθμνέξ παθέηςκ μεηαλύ μπμημδήπμηε δύμ δεογώκ input-output interfaces ανθεί κα μεκ πενηιαμβάκμοκ θμηκό interface ηα δύμ αοηά δεύγε Σηόπμξ: ζπεδηαζμόξ εκόξ πνμγνάμμαημξ μεηάδμζεξ ηςκ παθέηςκ πμο κα Πανέπεη πμηόηεηα οπενεζηώκ (quality of service) Βειηηζημπμηεί ημ throughput ημο δνμμμιμγεηή r Πνμθιήζεηξ: Ακηημεηώπηζε ημο πνμβιήμαημξ μπιμθανίζμαημξ ζηεκ ανπή ηεξ μονάξ (head-of-line blocking) ζηηξ εηζόδμοξ Γπίιοζε input/output speedups contention Απμθογή ημο πεηάμαημξ (drop) ηςκ παθέηςκ ζηεκ έλμδμ ιόγς οπενπείιηζεξ (όηακ εηκαη δοκαηό) Σεμείςζε: ηα παθέηα είκαη θαηαθενμαηηζμέκα ζε θειηά (cells) ζηαζενμύ μεγέζμοξ ζηηξ εηζόδμοξ & επακαζοκανμμιμγμύκηαη ζηηξ ελόδμοξ Network Layer 4-19

20 Μπιμθάνηζμα ηεξ ανπήξ ηεξ μονάξ (Head-of-line Blocking) Τμ θειί ζηεκ θεθαιή μίαξ μονάξ εηζόδμο δεκ μπμνεί κα μεηαθενζεί, θαη έηζη μπιμθάνεη ηα επόμεκα θειηά Γεν μποπεί να μεηαθεπθεί επειδή μπλοκάπεηαι από ηο 1 ο κελί Input 1 Input 2 Input 3 Γεν μποπεί να μεηαθεπθεί επειδεί ο buffer εξόδος ςπεπσειλίζει Output 1 Output 2 Output 3 Network Layer 4-20

21 Θύνα ελόδμο r r Απμζήθεοζε (buffering ) πνεηάδεηαη όηακ ηα datagrams θηάκμοκ από ημ fabric γνεγμνόηενα από ημκ νοζμό μεηάδμζεξ Η πνμγναμμαηηζηηθή μέζμδμξ επηιέγεη ακάμεζα ζηα datagrams ηεξ μονάξ γηα μεηάδμζε Network Layer 4-21

22 Ακαμμκή ζηεκ μονά ηεξ ζύναξ ελόδμο r r Απμζήθεοζε όηακ μ νοζμόξ άθηλεξ μέζς ημο switch λεπενκάεη ηεκ ηαπύηεηα ηεξ γναμμήξ ελόδμο Ακαμμκή ζηεκ μονά (θαζοζηένεζε) θαη απώιεηεξ ιόγς οπενπείιεζεξ ημο buffer ελόδμο! Network Layer 4-22

23 Switching μέζς εκόξ δηθηύμο δηαζύκδεζεξ r r r Ξεπενκάεη ημοξ πενημνηζμμύξ ζημ bandwidth ημο δηάοιμο Άιια δίθηοα δηαζύκδεζεξ ζπεδηάζηεθακ ανπηθά γηα κα ζοκδέμοκ επελενγαζηέξ μέζα ζε πμιοεπελενγαζηέξ Aκεπηογμέκμξ ζπεδηαζμόξ: με ηε δηάζπαζε ημο datagram ζε θειηά ζηαζενμύ μεγέζμοξ, ηα θειηά γίκμκηαη switch μέζς ημο fabric ππ Cisco 12000: switches Gbps μέζς ημο δηθηύμο δηαζύκδεζεξ Network Layer 4-23

24 Πςξ μμηάδεη έκαξ δνμμμιμγεηήξ Cisco GSR Juniper M Capacity: 160Gb/s Power: 4.2kW Capacity: 80Gb/s Power: 2.6kW 6ft 3ft 2ft 2.5ft Slide by Nick McKeown 1ft = 0.3 meters Network Layer 4-24

25 Βαζηθέξ Λεηημονγίεξ ημο Γπηπέδμο Δηθηύμο Πνμώζεζε (forwarding): πνμςζεί ηα παθέηα από ημ input ημο δνμμμιμγεηή ζημ θαηάιιειμ output Δνμμμιόγεζε (routing): θαζμνίδεη ημ μμκμπάηη πμο ζα πάνμοκ ηα παθέηα από ημκ απμζημιέα ζημκ παναιήπηε m Αιγόνηζμμη δνμμμιόγεζεξ δνμμμιόγεζε: δηαδηθαζία ζπεδηαζμμύ/μνγάκςζεξ ημο ηαληδημύ απμ ημκ απμζημιέα ζημκ παναιήπηε Πνμώζεζε: δηαδηθαζία μίαξ μεηάβαζεξ από ημκ έκα ζηαζμό ζημκ άιιμ Network Layer 4-25

26 Γγθαζίδνοζε ζύκδεζεξ r r r Η 3 ε πημ ζεμακηηθή ιεηημονγία ζε θάπμηεξ ανπηηεθημκηθέξ δηθηύμο: m ATM, frame relay, X.25 Πνηκ ζηαιμύκ ηα datagrams, μη δύμ hosts & μη πανεμβαιιόμεκμη δνμμμιμγεηέξ εγθαζηδνύμοκ μία εηθμκηθή ζύκδεζε m Σομμεημπή ηςκ δνμμμιμγεηώκ Υπενεζία ζύκδεζεξ ζε επίπεδμ δηθηύμο θαη μεηαθμνάξ: m Δίθηομ: μεηαλύ ηςκ δύμ hosts m Μεηαθμνά: μεηαλύ ηςκ δύμ δηενγαζηώκ Network Layer 4-26

27 Μμκηέιμ οπενεζίαξ δηθηύμο Q: Τη μμκηέιμ οπενεζίαξ γηα ημ θακάιη πμο μεηαθένεη datagrams από ημκ απμζημιέα ζημκ παναιήπηε? Πανάδεηγμα οπενεζηώκ γηα θάζε datagram: Γγγοεμέκε πανάδμζε Γγγοεμέκε πανάδμζε με θαζοζηένεζε <40 msec Πανάδεηγμα οπενεζηώκ γηα μία νμή από datagrams: Πνάδμζε ηςκ datagrams ζε ζεηνά Γγγοεμέκμ ειάπηζημ bandwidth γηα ηε νμή Πενημνηζμμί ζε αιιαγέξ θαη θεκά μεηαλύ ηςκ παθέηςκ Network Layer 4-27

28 Μμκηέια οπενεζηώκ επηπέδμο δηθηύμο: Απσιηεκηονική δικηύος Μονηέλο ςπηπεζίαρ Bandwidth Δγγςάηαι? Απώλεια Σειπά Χπονιζμόρ Ένδειξη ζςμθόπηζηρ Γιαδίκηςο ATM ATM ATM ATM Βέληιζηηρ κανένα πποζπάθειαρ CBR Σηαθεπόρ πςθμόρ VBR Δγγςημένορ πςθμόρ ABR Δγγςημένο ελάσιζηο UBR κανένα όσι ναι ναι όσι όσι όσι ναι ναι ναι ναι όσι ναι ναι όσι όσι Όσι (ςποννοείηαι από απώλεια) καμία ζςμθόπηζη καμία ζςμθόπηζη ναι όσι Network Layer 4-28

29 Υπενεζία ζύκδεζεξ θαη αζοκδεζηζηνεθήξ οπενεζία επηπέδμο δηθηύμο r r r Δίθηομ από αοημδύκαμα παθέηα (datagram) πανέπεη αζοκδεζηζηνεθή οπενεζία επηπέδμο δηθηύμο Δίθηομ ηδεαηώκ θοθιςμάηςκ (VC) πανέπεη οπενεζία ζύκδεζεξ επηπέδμο δηθηύμο Ακάιμγμ με ηεκ οπενεζία επηπέδμο μεηαθμνάξ, αιιά: m Υπενεζία: από host-ζε-host m Καμία επηιμγή: ημ δίθηομ πανέπεη ή ημ έκα ή ημ άιιμ m Υιμπμίεζε: ζημκ πονήκα Network Layer 4-29

30 Ιδεαηά θοθιώμαηα (virtual circuits) source-to-dest μμκμπάηη ζομπενηθένεηαη όπςξ μηα ηειεθςκηθή ζύκδεζε (circuit) m ςξ ακαθμνά ηεκ απόδμζε m εκένγεηεξ ημο δηθηύμο ζημ μμκμπάηη από ημκ απμζημιέα ζημκ παναιήπηε (network actions along source-to-dest path) Γγθαζίδνοζε θιήζεξ πνηκ ηε μεηαθμνά δεδμμέκςκ θαη ηενμαηηζμόξ ηεξ μεηά ηε μεηαθμνά Κάζε παθέημ έπεη έκακ VC identifier (όπη δηεύζοκζε host πνμμνηζμμύ) Κάζε δνμμμιμγεηήξ ζημ μμκμπάηη πεγήξ-πνμμνηζμμύ δηαηενεί θαηάζηαζε γηα θάζε ζύκδεζε πμο πενκάεη από αοηόκ δεύλεηξ, πόνμη δνμμμιμγεηώκ (bandwidth, buffers) μπμνμύκ κα απμκεμεζμύκ ζημ VC Network Layer 4-30

31 VC οιμπμίεζε Έκα VC απμηειείηαη από: 1. Μμκμπάηη από ηεκ πεγή ζημκ πνμμνηζμό 2. VC ανηζμμύξ, έκαξ ανηζμόξ γηα θάζε δεύλε θαηά μήθμξ ημο μμκμπαηημύ 3. Γγναθέξ ζημοξ πίκαθεξ πνμώζεζεξ ηςκ δνμμμιμγεηώκ θαηά μήθμξ ημο μμκμπαηημύ r r Τμ παθέημ πμο ακήθεη ζημ VC μεηαθένεη έκακ VC ανηζμό Ο VC ανηζμόξ πνέπεη μα αιιάδεη ζε θάζε δεύλε m Ο κέμξ VC ανηζμόξ πνμένπεηαη από ημκ πίκαθα πνμώζεζεξ Network Layer 4-31

32 Πίκαθαξ πνμώζεζεξ VC number interface number Πίκαθαξ πνμώζεζεξ γηα ημκ βμνεημδοηηθό δνμμμιμγεηή: εηζενπόμεκμ interface εηζενπόμεκμξ VC # ελενπόμεκμ interface ελενπόμεκμξ VC # Οη δνμμμιμγεηέξ δηαηενμύκ πιενμθμνία γηα ηεκ θαηάζηαζε ηεξ ζύκδεζεξ! Network Layer 4-32

33 Ιδεαηά θοθιώμαηα: πνςηόθμιια ζεμαημδμζίαξ πνεζημμπμημύκηαη γηα εγθαζίδνοζε, δηαηήνεζε θαη ηενμαηηζμό ηςκ VC Φνεζημμπμημύκηαη ζημ ATM, frame-relay, X.25 Δεκ πνεζημμπμημύκηαη ζημ ζεμενηκό δηαδίθηομ (Internet) application transport network data link physical 6. Παναιαβή δεδμμέκςκ 5. Έκανλε νμήξ δεδμμέκςκ 3. Απμδμπή θιήζεξ 4. Σύκδεζε θιήζεξ 2. Γηζενπόμεκε θιήζε 1. Έκανλε θιήζεξ application transport network data link physical Network Layer 4-33

34 Δίθηοα αοημδύκαμςκ παθέηςκ (datagram networks) Καμία εγθαζίδνοζε θιήζεξ ζημ επίπεδμ δηθηύμο δνμμμιμγεηέξ: θαμία θαηάζηαζε γηα ηηξ ζοκδέζεηξ από άθνε ζε άθνε Δεκ οπάνπεη ε έκκμηα ηεξ ζύκδεζεξ ζημ επίπεδμ δηθηύμο Τα παθέηα πνμςζμύκηαη με βάζε ηε δηεύζοκζε ημο host πνμμνηζμμύ Τα παθέηα μεηαλύ ημο ίδημο δεογανημύ πεγήξ-πνμμνηζμμύ μπμνεί κα πάνμοκ δηαθμνεηηθά μμκμπάηηα application transport network data link physical 1. Send data 2. Receive data application transport network data link physical Network Layer 4-34

35 Δίθηομ ηδεαηώκ θοθιςμάηςκ ή αοημδύκαμςκ παθέηςκ Δηαδίθηομ Ακηαιιάγή δεδμμέκςκ μεηαλύ οπμιμγηζηώκ «ειαζηηθή» οπενεζία, πςνίξ αοζηενέξ απαηηήζεηξ πνμκηζμμύ εοθοή ηενμαηηθά ζοζηήμαηα (computers) Μπμνμύκ κα πνμζανμόδμκηαη, κα ειέγπμοκ, κα επακένπμκηαη από ιάζε Απιόηεηα ζημ εζςηενηθό ημο δηθηύμο πμιοπιμθόηεηα άθνα Πμιιμί ηύπμη δεύλεςκ Δηαθμνεηηθά παναθηενηζηηθά Δύζθμια έπμομε μμμηόμμνθε οπενεζία ATM Γλειίπζεθε από ημ ηειεθςκηθό δίθηομ Ακζνώπηκε ζοκμμηιία: Αοζηενέξ απαηηήζεηξ πνμκηζμμύ θαη αλημπηζηίαξ Ακάγθε γηα εγγοεμέκε οπενεζία παδά ηενμαηηθά ζοζηήμαηα Τειεθςκα Πμιοπιμθόηεηα μέζα ζημ δίθηομ Πνμζέλεηε ημοξ όνμοξ: ηενμαηηθά ζοζηήμαηα, άθνε, ειαζηηθή οπενεζία Network Layer 4-35

36 Πίκαθαξ πνμώζεζεξ Διεςθύνζειρ πποοπιζμού 4 δηξ δοκαηέξ θαηαπςνήζεηξ Γιεπαθή ζεύξηρ ωρ ωρ ωρ αλλιώρ 3 Network Layer 4-36

37 Longest prefix matching Prefix Match Γιεπαθή ζεύξηρ otherwise 3 Παναδείγμαηα DA: Πμηά δεηπαθή? DA: Πμηα δηεπαθή? Network Layer 4-37

38 Complexity at the end-hosts Υρειόηενα επίπεδα οιμπμημύκ πημ πμιύπιμθεξ ιεηημονγίεξ oπςξ πνμώζεζε παθέηςκ με ζςζηή ζεηνά, έιεγπμξ ζομθόνεζεξ, αληόπηζηε μεηαθμνά παθέηςκ Απλό & minimalistic service model Δηαηενεί ειάπηζηε πιενμθμνία ηεξ θαηάζηαζεξ (state) ηςκ μεηαδόζεςκ/παθέηςκ (ππ παθέηα πμο πάζεθακ ή με ιάζε) Oη sender & receiver θναημύκ ηέημηα πιενμθμνία Application Transport Network (IP) Link Physical Network Layer 4-38

39 Γκζοιάθςζε Network Layer 4-39

40 Τμ επίπεδμ δηθηύμο ζημ Δηαδίθηομ Λεηημονγίεξ ημο επηπέδμο δηθηύμο host θαη δνμμμιμγεηέξ: Γπίπεδμ μεηαθμνάξ: TCP, UDP Γπίπεδμ Δηθηύμο Πνςηόθμιια δνμμμιόγεζεξ Γπηιμγή δηαδνμμήξ RIP, OSPF, BGP Πίκαθαξ πνμώζεζεξ IP πνςηόθμιιμ Σομβάζεηξ δηεοζοκζημδόηεζεξ Μμνθή datagram Σομβάζεηξ πεηνηζμμύ παθέηςκ ICMP πνςηόθμιιμ Ακηαιιαγή μεκομάηςκ ιάζμοξ ζεμαημδμζία δνμμμιμγεηώκ Γπίπεδμ δεύλεξ Φοζηθό επίπεδμ ππ έιιεηρε θάπμηαξ οπενεζίαξ από έκακ server, απμοζία εκόξ οπμιμγηζηή από ημ δίθηομ Network Layer 4-40

41 Δηάηαλε IP δεδμμεκμγνάμμαημξ ανηζμόξ έθδμζεξ IP πνςημθόιιμο μέγεζμξ επηθεθαιίδαξ (bytes) Τύπμξ δεδμμέκςκ Μέγηζημξ ανηζμόξ εκαπμμείκμκηςκ hops (μεηώκεηε ζε θάζε δνμμμιμγεηή) Υρειόηενμ επίπεδμ πνςηόθμιιμ πμο ζα παναδμζεί ημ payload Πόζε επηβάνοκζε με TCP? 20 bytes TCP 20 bytes IP = 40 bytes + επηβάνοκζε ακώηενμο επηπέδμο ver head. len type of service 16-bit identifier time to upper live layer 32 bits flgs μέγεζμξ fragment offset Internet checksum 32 bit IP δηέοζοκζε πεγήξ 32 bit IP δηεύζοκζε πνμμνηζμμύ Γπηιμγέξ (ακ οπάνπμοκ) δεδμμέκα (μεηαβιεηό μέγεζμξ, ηοπηθά έκα ημήμα TCP ή UDP) ζοκμιηθό μέγεζμξ δεδμμεκμγνάμμαημξ (bytes) γηα Τεμαπηζμόξ/ ζοκανμμιόγεζε ππ timestamp, θαηαγναθή δηαδνμμήξ πμο πάνζεθε, πνμζδημνηζμόξ ιίζηαξ από δνμμμιμγεηέξ κα επηζθεθζεί Network Layer 4-41

42 IP Τεμαπηζμόξ & Σοκανμμιόγεζε Οη δεύλεηξ δηθηύμο έπμοκ MTU (μέγηζημ μέγεζμξ μεηαθμνάξ): μεγαιύηενμ πηζακό πιαίζημ επηπέδμο δεύλεξ δηαθμνεηηθμί ηύπμη δεύλεξ, δηαθμνεηηθά MTUs μεγάια IP δεδμμεκμγνάμμαηα πςνίδμκηαη ( ηεμαπίδμκηαη ) μέζα ζημ δίθηομ Έκα δεδμμεκόγναμμα ζπάεη ζε μηθνόηενα ζοκανμμιμγμύκηαη μόκμ ζημκ ηειηθό πνμμνηζμό Τα bits ηεξ IP επηθεθαιίδαξ πνεζημμπμημύκηαη γηα κα ακαγκςνίζμοκ, θμμμάηηα ζε ζεηνά ηεμαπηζμόξ: in: έκα μεγάιμ δεδμμεκόγναμμα out: 3 μηθνόηενα δεδμμεκμγνάμμαηα ζοκανμμιόγεζε Network Layer 4-42

43 IP Τεμαπηζμόξ & Σοκανμμιόγεζε Πανάδεηγμα 4000 byte δεδμμεκόγναμμα MTU = 1500 bytes length =4000 ID =x fragflag =0 offset =0 Έκα μεγάιμ δεδμμεκόγναμμα γίκεηαη μενηθά μηθνόηενα δεδμμεκμγνάμμαηα 1480 bytes ζημ πεδίμ δεδμμέκςκ offset = 1480/8 length =1500 length =1500 length =1040 ID =x ID =x ID =x fragflag =1 fragflag =1 fragflag =0 offset =0 offset =185 offset =370 Network Layer 4-43

44 IP δηεοζοκζημδόηεζε: εηζαγςγή IP δηεύζοκζε: 32-bit ηαοηόηεηα γηα ηε δηεπαθή host/δνμμμιμγεηή δηεπαθή: ζύκδεζε μεηαλύ host/δνμμμιμγεηή & θοζηθήξ δεύλεξ Οη δνμμμιμγεηέξ γεκηθά έπμοκ πμιιέξ δηεπαθέξ Αιιά θαη έκα host μπμνεί κα έπεη πμιιέξ δηεπαθέξ (ππ IEEE802.11, Bluetooth, Ethernet) = IP δηεοζύκζεηξ ζπεηίδμκηαη με θάζε δηεπαθή Network Layer 4-44

45 Υπμδίθηοα (subnets) IP δηεύζοκζε: ημήμα οπμδηθηύμο: bits ορειόηενεξ ζεηνάξ ημήμα host: bits παμειόηενεξ ζεηνάξ subnet Τη είκαη οπμδίθηομ? δίθηομ πμο απμηειείηαη από 3 οπμδίθηοα δηεπαθέξ ζοζθεοώκ με ίδημ ημήμα οπμδηθηύμο ηεξ IP δηεύζοκζεξ μπμνμύκ κα θηάζμοκ θοζηθά ε μία ηεκ άιιε πςνίξ κα πανεμβάιιεηαη θάπμημξ δνμμμιμγεηήξ Network Layer 4-45

46 Υπμδίθηοα / /24 Σοκηαγή Γηα κα θαζμνίζεηξ ηα οπμδίθηοα, απμζύκδεζε θάζε δηεπαθή από ημ host ημο ή ημκ δνμμμιμγεηή, δεμημονγώκηαξ κεζηά από απμμμκςμέκα δίθηοα Κάζε απμμμκςμέκμ δίθηομ μκμμάδεηαη οπμδίθηομ /24 Subnet mask: /24 Network Layer 4-46

47 Υπμδίθηοα Πόζα είκαη? Network Layer 4-47

48 IP δηεοζοκζημδόηεζε: CIDR CIDR: Classless InterDomain Routing Τμήμα οπμδηθηύμο δηεύζοκζεξ αοζαίνεημο μεγέζμοξ δηάηαλε δηεύζοκζεξ: a.b.c.d/x, μπμο x έηκαη μ ανηζμόξ ηςκ bits ζημ ημήμα οπμδηθηύμο ηεξ δηεύζοκζεξ ημεμα οπμδηθηύμο /23 ημήμα host Network Layer 4-48

49 IP δηεοζύκζεηξ: πώξ κα πάνεηε μία? Πςξ ημ host παίνκεη IP δηεύζοκζε? hard-coded (δεκ αιιάδεη) από ημκ admin ζοζηήμαημξ ζε ανπείμ Wintel: control-panel->network->configuration->tcp/ip- >properties UNIX: /etc/rc.config Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP): δοκαμηθά παίνκεη δηεύζοκζε από ημκ ελοπενεηεηή plug-and-play (ημ βάδεηξ θαη παίδεη) Network Layer 4-49

50 IP δηεοζύκζεηξ: πώξ κα πάνεηε μία? Q: πώξ ημ δίθηομ παίνκεη ημ ημήμα οπμδηθηύμο μηαξ IP δηεύζοκζεξ? A: παίνκεη ημ δεζμεομέκμ ημήμα από ημκ πώνμ δηεοζύκζεςκ ημο πανμπέα ημο (ISP) ISP's block /20 Organization /23 Organization /23 Organization / Organization /23 Network Layer 4-50

51 Ιενανπηθή δηεοζοκζημδόηεζε: ζοκάζνμηζε δηαδνμμήξ (route aggregation) Η ηενανπηθή δμεοζοκζημδόηεζε επηηνέπεη ηεκ απμηειεζμαηηθή δηάδμζεηςκ πιενμθμνηώκ δνμμμιόγεζεξ: Organization /23 Organization /23 Organization /23 Organization Fly-By-Night-ISP Σηείιε μμο μηηδήπμηε με δηεοζύκζεηξ πμο λεθηκμύκ από /20 Internet /23 ISPs-R-Us Σηείιε μμο μηηδήπμηε με δηεοζύκζεηξ πμο λεθηκμύκ από /16 Network Layer 4-51

52 Ιενανπηθή δηεοζοκζημδόηεζε: πενηζζόηενεξ ζογθεθνημέκεξ δηαδνμμέξ ISPs-R-Us έπεη μία πημ ζογθεθνημέκε δηαδνμμε πνμξ Organization 1 Organization /23 Organization /23 Organization Fly-By-Night-ISP Σηείιε μμο μηηδήπμηε με δηεοζύκζεηξ πμο λεθηκμύκ από /20 Internet /23 Organization /23 ISPs-R-Us Σηείιε μμο μηηδήπμηε με δηεοζύκζεηξ πμο λεθηκμύκ από /16 ή /23 Network Layer 4-52

53 IP δηεοζοκζημδόηεζε: ηειεοηαία ιόγηα Q: Πώξ έκαξ πανμπέαξ παίνκεη έκα block από δηεοζύκζεηξ? A: ICANN: Internet Corporation for Assigned Names & Numbers δεζμεύεη δηεοζύκζεηξ ειέγπεη ημ DNS ακαζέηεη μκόμαηα ζε πενημπέξ (domains), επηιύεη ζογθνμύζεηξ Network Layer 4-53

54 Αθενεμέκε έκκμηα ημο γνάθμο 5 Graph: G = (N,E) u 1 2 v x w y z N = ζύνολο δπομολογηηών = {u, v, w, x, y, z } E = ζύνολο ζεύξεων ={ (u,v), (u,x), (v,x), (v,w), (x,w), (x,y), (w,y), (w,z), (y,z) } Παναηήνεζε: Η αθενεμέκε έκκμηα ημο γνάθμο είκαη πνήζημε ζε άιια εονύηενα πιαίζηα δηθηύςκ Πανάδεηγμα: P2P, όπμο N είκαη ημ ζύκμιμ ηςκ peers θαη E ζύκμιμ ηςκ TCP ζοκδέζεςκ Network Layer 4-54

55 Αθενεμέκε έκκμηα ημο γνάθμο: θόζημξ 5 c(x,x ) = θόζημξ δεύλεξ (x,x ) u 1 2 v x w y z - ππ, c(w,z) = 5 ημ θόζημξ ζα μπμνμύζε κα είκαη πάκηα 1, ε ακηηζηνόθςξ ακάιμγμ ημο bandwidth, ή ακηηζηνόθςξ ακάιμγμ ηεξ ζομθόνεζεξ Κόζημξ μμκμπαηημύ (x 1, x 2, x 3,, x p ) = c(x 1,x 2 ) + c(x 2,x 3 ) + + c(x p-1,x p ) Γνώηεζε: Πμημ είκαη ημ μμκμπάηη ειάπηζημο θόζημοξ μεηαλύ u θαη z? Αιγόνηζμμξ δνμμμιόγεζεξ: αιγόνηζμμξ πμο βνίζθεη ημ μμκμπάηη ειάπηζημο θόζημοξ Network Layer 4-55

56 Αιγόνηζμμη δνμμμιόγεζεξ Dynamic αιγόνηζμμη: άιιαλε ηα μμκμπάηηα δνμμμιόγεζεξ θαζώξ μ θόνημξ θίκεζεξ ημο δηθηύμο ή ε ημπμιμγία αιιάδεη Μπμνεί κα ηνέλεη είηε πενημδηθά είηε ζε άμεζε απάκηεζε ζηηξ αιιαγέξ ημπμιμγίαξ & θόζημξ δεύλεξ Γοάιςημη ζε πνμβιήμαηα όπςξ βνόπμη δνμμμιόγεζεξ & μεηαπηώζεηξ ζηηξ δηαδνμμέξ Γοαίζζεημη ζημκ θόνημ : ημ θόζημξ δεύλεξ πμηθίιεη δοκαμηθά γηα κα ακηηθαημπηνίζεη ημ ηνέπμκ επίπεδμ ζομθόνεζεξ ζηεκ οπμθείμεκε δεύλε Οη ζεμενηκμί αιγόνηζμμη δνμμμιόγεζεξ ημο Δηαδηθηύμο (ππ, RIP, OSPF, BGP) δεκ είκαη εοαίζζεημη ζημκ θόνημ Network Layer 4-56

57 Ταληκόμεζε Αιγμνίζμςκ Δνμμμιόγεζεξ Updates Dynamic Φόνημξ Static Global Decentralized Information Network Layer 4-57

58 Ταληκόμεζε Αιγμνίζμςκ Δνμμμιόγεζεξ Ακηηπανάζεζε: Global vs. decentralized πιενμθμνίαξ Global: Όιμη μη δνμμμιμγεηέξ γκςνίδμοκ πιήνςξ ηεκ ημπμιμγία θαη πιενμθμνίεξ γηα ημ θόζημξ ηςκ δεύλεςκ θαηάζηαζεξ δεύλεξ (link state) αιγόνηζμμη Decentralized: Ο δνμμμιμγεηήξ λένεη ημοξ θοζηθά ζοκεδεμέκμοξ γείημκεξ, θαη ημ θόζημξ δεύλεξ πνμξ ημοξ γείημκεξ Γπακαιεπηηθή δηενγαζία οπμιμγηζμώκ, ακηαιιαγή πιενμθμνηώκ με ημοξ γείημκεξ Δηακύζμαημξ απόζηαζεξ(distance vector) αιγόνηζμμη Network Layer 4-58

59 Ταληκόμεζε Αιγμνίζμςκ Δνμμμιόγεζεξ Ακηηπανάζεζε: Static vs. dynamic? Static: μη δηαδνμμέξ αιιάδμοκ ανγά με ημκ πνόκμ Dynamic: μη δηαδνμμέξ αιιάδμοκ πημ γνήγμνα Πενημδηθή εκεμένςζε ζε απάκηεζε ζηηξ αιιαγέξ θόζημοξ δεύλεξ Network Layer 4-59