Μάθηµα 4ο. Απόδοση ικτύου (εξαρτάται) Καθυστέρηση Μετάδοσης & Ρυθµός ιέλευσης

Transcript

1 Ιόνιο Πανεπιστήµιο Τµήµα Αρχειονοµίας-Βιβλιοθηκονοµίας, Κέρκυρα Παρασκευή 24 NOE 2006 ίκτυα - Internet Μάθηµα 4ο Απόδοση ικτύου (εξαρτάται) Καθυστέρηση Μετάδοσης & Ρυθµός ιέλευσης Καθυστέρηση Μετάδοσης = Χρόνος µετάδοσης στο µέσο (transmission delay) + Χρόνος µετάδοσης στο δίκτυο (propagation delay) Χρόνος αναµονής στους κόµβους (queuing, processing, packetising)

2 ιευθύνσεις IP Ethernet Header IP Header TCP Header Application data Ethernet Trailer Ethernet frame ιευθύνσεις IP (Internet Protocol) Κάθε κόµβος (PC, router) στο Internet έχει µια διεύθυνση που είναι µοναδική: δύο κόµβοι στο Internet δεν µπορούν να έχουν την ίδια διεύθυνση IP (IP address). Μια διεύθυνση IP είναι ένας δυαδικός αριθµός 32 bit Συνήθως γράφονται σαν τέσσερις δεκαδικοί αριθµοί, χωρισµένοι µεταξύ τους µε τελείες (π.χ ) Οι διευθύνσεις IP είναι ιεραρχικές διευθύνσεις. Η ιεραρχική διευθυνσιοδότηση διευκολύνει τη δροµολόγηση των πακέτων µέσα από το «σύννεφο» των δικτύων που παρεµβάλλονται. Παράδειγµα: Τηλέφωνο # (+30) (210) xxx - xxxx

3 ιευθύνσεις IP (Internet Protocol) Κάθε αριθµός αντιπροσωπεύει 1 byte (= 8 bit) από την διεύθυνση του Internet: εποµένως, οι αριθµοί θα κυµαίνονται από Οι διευθύνσεις IP είναι ιεραρχικές: Κάθε διεύθυνση IP περιέχει δύο είδη πληροφοριών. Τον πρόθεµα δικτύου(network prefix) που προσδιορίζει το δίκτυο Τον αριθµό υπολογιστή (host number) που προσδιορίζει τον υπολογιστή µέσα στο δίκτυο H εκχώρηση των διευθύνσεων IP ελέγχεται κεντρικά από την Number Resource Organisation (

4 Τάξεις ιευθύνσεων IP Τα δίκτυα που σχηµατίζουν το Internet διαιρούνται σε 5 τάξεις (classes) ανάλογα µε τοµέγεθος του δικτύου. Οι πρώτες τρεις εξ αυτών είναι για εµπορική χρήση και είναι οι εξής: Class A: 0 Network Host bits Class B: 10 Network Host bits Class C: 110 Network Host bits Τάξη Α: έως 128 ίκτυα µε κόµβους το κάθε ένα Τάξη Β: έως ίκτυα µε κόµβους το κάθε ένα Τάξη Γ: έως ίκτυα µε 256 κόµβους το κάθε ένα Τάξεις ιευθύνσεων IP H τιµή της πρώτης οκτάδας (1 byte=8 bit) «δείχνει» σε ποια τάξη ανήκει το δίκτυο και πόσο µεγάλο είναι το δίκτυο. Τάξη Α: Οπρώτοςαριθµός έχει τιµή από1-126 Οι διευθύνσεις τάξης Α ανατίθενται σε µεγάλους παροχείς υπηρεσιών (µεγάλα περιφερειακά/εθνικά δίκτυα). Παράδειγµα: Τάξη Β: Οπρώτοςαριθµός έχει τιµή από Οι διευθύνσεις τάξης Β ανατίθενται σε µεσαίου µεγέθους δίκτυα (πανεπιστήµια, µεγάλες επιχειρήσεις κ.λ.π). Παράδειγµα: Τάξη C: Οπρώτοςαριθµός έχει τιµή από Οι διευθύνσεις τάξης C ανατίθενται σε µικρά δίκτυα. Παράδειγµα:

5 Τάξεις ιευθύνσεων - Παραδείγµατα ιεύθυνση Πρόθεµα ικτύου 18 (Τάξη Α) και αριθµός H/Y ιεύθυνση Πρόθεµα ικτύου (Τάξη Β) και αριθµός υπολογιστή ιεύθυνση Πρόθεµα ικτύου (Τάξη C) και αριθµός υπολογιστή 104 Παράδειγµα: Α.Π.Θ: (Class B) Προχωρηµένες Τεχνικές ιευθυνσιοδότησης Αρχίζει να υπάρχει έλλειψη διευθύνσεων λόγω τεράστιας αύξησης του αριθµού των host. Οι διευθύνσεις Τάξης C φαίνονται «µικρέςγιατιςεταιρίες/ οργανισµούς, ενώ οι διευθύνσεις Τάξης Β «µεγάλες». Αποτέλεσµα: «χάνονται» διευθύνσεις! Μελέτες έχουν δείξει ότι τα περισσότερα από τα δίκτυα τάξης Β έχουν λιγότερους από 100 υπολογιστές. Ο λόγος που οι εταιρίες ζητούν IP διευθύνσεις τάξης B είναι η (µελλοντική) προοπτική αύξησης των υπολογιστών της επιχείρησης.

6 Προχωρηµένες Τεχνικές ιευθυνσιοδότησης Το ιδανικότερο, π.χ., θα ήταν οι διευθύνσεις Τάξης C να διαθέτουν 10 bit για τη διεύθυνση host (2 10 =1024 host). Σε αυτήν την περίπτωση, τα δίκτυα Τάξης C που θα µπορούσαν να υπάρξουν θα ήταν (2 19 = ), σε αντίθεση µε τα«µόνο» δίκτυα Τάξης Β που µπορούν να υπάρξουν σήµερα. Προσωρινές λύσεις: Subnetting CIDR (Classless InterDomain Routing) NAT (Network Address Translation) Μόνιµη (αλλά Μακροπρόθεσµη) λύση: IPv6 IPv4 εναντίον IPv6

7 To Πρωτόκολλο IPv6 Οι ηµέρες του πρωτοκόλλου IP µε τησηµερινή του µορφή (IPv4), οδεύουν προς το τέλος τους. Στα επόµενα χρόνια, το Internet αναµένεται να υιοθετήσει µια καινούρια έκδοση του πρωτοκόλλου IP (IPv6). To IPv6 θα υποστηρίζει διευθύνσεις IP 128 bit Ουσιαστικά απεριόριστος αριθµός ιευθύνσεων IP (2 128 ) Απλοποίηση των επικεφαλίδων IP (IP headers) στα πακέτα που επεξεργάζονται οι routers Μείωση της πολυπλοκότητας κατά την επεξεργασία των δεδοµένων από τους routers. Ενσωµατωµένες υπηρεσίες ασφάλειας (authentication & privacy) στις επικοινωνίες στο επίπεδο IP. Το Σύστηµα Ονοµασίας Περιοχών DNS: Domain Name System Oι διευθύνσεις IP είναι δύσκολο να αποµνηµονευτούν ή tania@ ή tania@ucsb.edu?? Ωστόσο, το TCP/IP για την αποστολή πακέτων απαιτεί την IP διεύθυνση του παραλήπτη. Εποµένως κάποιος µηχανισµός πρέπει να αναλαµβάνει να κάνει την αντιστοίχιση ονοµάτων σε IP διευθύνσεις!! Την εποχή του ARPANET (60 s), υπήρχε ένα αρχείο «hosts.txt» που διατηρούσε τα ονόµατα των κόµβων και τις αντίστοιχες διευθύνσεις IP. Το αρχείο αυτό στέλνονταν µε σε όλους τους κόµβους του δικτύου (τότε υπήρχαν < 500 υπολογιστές)

8 DNS (Domain Name System) Τι είναι; 1. Ένα ιεραρχικό σύστηµα ονοµατολογίας των κόµβων του Internet. 2. Μία κατανεµηµένηβάσηδεδοµένων που υλοποιείται σε ένα πλήθος διακοµιστών DNS καιπεριέχειτιςαντιστοιχίεςονοµάτων host διευθύνσεων IP. 3. Ένα πρωτόκολλο Επιπέδου Εφαρµογής (Πρότυπο TCP/IP) επιτρέπει σε δύο υπολογιστές να επικοινωνούν µεταξύ τους µετη χρήση ονοµάτων, µέσω των διακοµιστών DNS. SIGCOMM 1988 paper: Development of the Domain Name System, Paul Mockapetris (Univ. of Southern California), and Kevin Dunlap (DEC) Domain Name System - Ονοµατολογία

9 Domain Name System Ονοµατολογία Το Internet είναι οργανωµένο σε µία ιεραρχία domains (περιοχών) όµοια µε τιςδοµές καταλόγων σε ένα σύστηµα αρχείων Unix Στοπρώτοεπίπεδουπάρχουν(περισσότερα από 200) top level domains (περιοχές ανωτέρου επιπέδου), τα οποία περιγράφουν οργανωτικές ή γεωγραφικές οντότητες Κάθε domain υποδιαιρείται σε subdomains (υποπεριοχές) τα οποία µε τη σειρά τους υποδιαιρούνται σε άλλα subdomains κλπ Σε κάθε domain τα ονόµατα είναι µοναδικά. Ωστόσο, σε δύο διαφορετικά domain, µπορώ να έχω δύο ίδια ονόµατα! Domain Name System - Ονοµατολογία root label com edu net de uk jp arpa udel louie eecis ren stimpy dilbert leaves = hosts

10 Domain Name System - Ονοµατολογία Ένα όνοµα περιοχής(dns) αποτελείται από λέξεις που χωρίζονται µεταξύ τους µε τελείες. Σε ένα πλήρες όνοµα περιοχήςτοτµήµα προςταδεξιάείναιη περιοχή ανωτέρου επιπέδου που παριστά ένα τύπο οργανισµού ή µια χώρα. Όπως διαβάζεται από τα δεξιά προς τα αριστερά το όνοµα γίνεται σαφέστερο µέχρι να φθάσουµε στοόνοµα του συγκεκριµένου υπολογιστή. Π.χ. kerkyra.ionio.gr Ουπολογιστήςkerkyra ανήκει στο domain IONIO.GR Domain Name System Κατανεµηµένη Βάση εδοµένων Ποιος είναι υπεύθυνος για την αντιστοίχηση ονοµάτων σε διευθύνσεις IP (DNS resolving) σε ένα domain; - Οι DNS servers Κάθε domain έχει τους δικούς του authoritative servers (συνήθως 2), οι οποίοι παρέχουν ακριβείς πληροφορίες ονοµατολογίας για το συγκεκριµένο domain, ή, ενδεχοµένως, και για τα subdomains που περιέχει. Εναλλακτικά, ένα subdomain µπορεί να έχει τους δικούς του DNS servers για τους κόµβους που υπάγονται σε αυτό. π.χ οdns server στο domain eecis.udel.edu είναι υπεύθυνος για την αντιστοίχηση των H/Y ren, stimpy και dilbert

11 Domain Name System Ζώνες Επιρροής (Zones) Το DNS έχει ένα root domain το οποίο εξυπηρετείται από µία οµάδα root servers (ftp://ftp.rs.internic.net/domain/named.root) e. NASA Mt View, CA f. Internet Software C. Palo Alto, CA a. NSI Herndon, VA c. PSInet Herndon, VA d. U Maryland College Park, MD g. DISA Vienna, VA h. ARL Aberdeen, MD j. NSI (TBD) Herndon, VA k. RIPE London i. NORDUnet Stockholm m. WIDE Tokyo b. USC-ISI Marina del Rey, CA l. ICANN Marina del Rey, CA

12 Domain Name System: Το Πρωτόκολλο Περίπτωση: ΟΗ/Υ filts.cs.vu.nl θέλει να επικοινωνήσει (π.χ. µέσω HTTP) µε τονη/υ linda.cs.yale.edu. Σύµφωνα µε τοµοντέλο TCP/IP, θα πρέπει να βρει τη διεύθυνση IP του Τη «δουλειά» αυτή την αναλαµβάνει το πρωτόκολλο DNS Domain Name System: Το Πρωτόκολλο Ένα πρόγραµµα εφαρµογής κάνει επίκληση της ρουτίνας DNS (resolver), ενθυλακώνοντας στο αίτηµα του το όνοµα DNS του υπολογιστή παραλήπτη. Ο resolver στέλνει ένα αίτηµα στοντοπικό(local) name server, o οποίος βάσει του ονόµατος επιστρέφει την IP διεύθυνση του παραλήπτη στον resolver, ο οποίος την διαβιβάζει στο αρχικό πρόγραµµα. Αν κάποιος DNS server δεν µπορεί να εξυπηρετήσει µία κλήση για κάποιο domain, την περνά στον αντίστοιχο authoritative server και αυτός πιθανώς σε κάποιον άλλο. (applet)

13 Από τι αποτελείται ένα URL; URL DNS lookup Resource ID (IP number, port number, pathname) WebExamples/earth.html ARP lookup (Ethernet) Network address 2:60:8c:2:b0:5a file Web server DNS Caching Όταν ένας DNS server λαµβάνει την IP διεύθυνση που αντιστοιχεί σε ένα όνοµα host, αποθηκεύει προσωρινά τo ζεύγος (IP & όνοµα) στο σκληρό δίσκο ή στη µνήµη RAM Εάν κάποιο άλλο ερώτηµα, σχετιζόµενο µε τοίδιοόνοµα host φθάσει στον server, τότε ο server µπορεί να διαβιβάσει απευθείας την αποθηκευµένη διεύθυνση IP, χωρίς να ακολουθηθεί η standard διαδικασία. Αφού ο server δεν είναι ο authoritative server για το όνοµα host που έχει γίνει cached, η απαντήσεις του δεν είναι πάντα έγκυρες (π.χ. ένας host µπορεί να έχει αλλάξει διεύθυνση IP). Λύση: οι εγγραφές στη µνήµη διαγράφονταιαυτόµατα µετά από κάποιο σύντοµο χρονικό διάστηµα (π.χ. 2 ηµέρες)