LAYER 3 ( NETWORΚ LEVEL ) - ΣΤΡΩΜΑ 3 ( ΕΠΙΠΕ Ο ΙΚΤΥΟΥ)

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 6 LAYER 3 ( NETWORΚ LEVEL ) - ΣΤΡΩΜΑ 3 ( ΕΠΙΠΕ Ο ΙΚΤΥΟΥ) Αυτή η ενότητα του δευτέρου κεφαλαίου περιέχει τα ακόλουθα: - που βρίσκεται το επίπεδο δικτύου - ποιός είναι ο ρόλος του - ποιά είναι η δοµή ενός πακέτου - τι είναι νοητό κύκλωµα - που και γιατί γίνεται έλεγχος ροής - πως είναι οργανωµένος ο διάλογος - τι είναι οι επιπρόσθετες διαθέσιµες υπηρεσίες Ενώ το επίπεδο 2 ορίζει µετάδοση ανάµεσα σε σταθερά κυκλώµατα (ανάµεσα στο DPTE και το δίκτυο), το επίπεδο 3 επιτρέπει επικοινωνία ανάµεσα στο DPTE εκποµπό και στο DPTE λήπτη µέσω νοητών κυκλωµάτων. Για να εξηγήσουµε το επίπεδο 3 µε λεπτοµέρεια πρέπει να λάβουµε υπόψη ολόκληρο το δίκτυο. Το ισοδύναµο που παρουσιάζει το επίπεδο 3 γίνεται µέσω πακέτων τα οποία δροµολογούνται µέσω επιπέδου 2 (φορτηγά) από ένα τερµατικό σε άλλο. Επιπλέον στη µεταγωγή, το δίκτυο µπορεί να ξανακάνει τα διανεµηµένα πακέτα να γίνουν µεγαλύτερα ή µικρότερα, µ' αυτό τον τρόπο τα τερµατικά που έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά µπορούν να επικοινωνήσουν. ΑΛΛΑ: Τα χαρακτηριστικά του τερµατικού και η πρόσβαση στο δίκτυο πρέπει να είναι πανοµοιότυπα. Το επίπεδο 3 πρέπει να κάνει τα ακόλουθα: 1. Management of virtual circuits ( ιαχείριση νοητών κυκλωµάτων). - Establishment of the circuit (Εγκατάσταση του κυκλώµατος). - Transport of data (Μεταφορά δεδοµένων). - Release (Κατάργηση). 2. Πολυπλεξία αρκετών κλήσεων στην ιδια σύνδεση δεδοµένων µέσω διαχείρισης λογικών διαύλων. 1. Management of virtual circuits - Establishment of the circuit Το παράδειγµα της οθόνης µας παρουσιάζει ένα πακέτο κλήσης που έχει παραλήπτη τη Νυρεµβέργη και αποστολέα το Βερολίνο. Η διεύθυνση του ελέγχεται και πηγαίνει από το Βερολίνο στη Νυρεµβέργη. Στην συνέχεια επιβεβαιώνεται η κλήση από τη Νυρεµβέργη και στέλνεται το πακέτο από τη Νυρεµβέργη στο Βερολίνο. - Transport of data Στο επόµενο παράδειγµα τα δεδοµένα µεταφέρονται από το Βερολίνο στη Νυρεµβέργη αφού ελεγχθεί ο παραλήπτης (διεύθυνση δεδοµένων) και από τη Νυρεµβέργη στο Βερολίνο όπου ελέγχεται πάλι η διεύθυνση δεδοµένων. - Release Και σ αυτό το παράδειγµα ακολουθείται η ίδια διαδικασία όπως παραπάνω. 47

2. Transport of data between DPTEs on a virtual circuit (Μεταφορά δεδοµένων ανάµεσα στα DPTE σ' ένα νοητό κύκλωµα). Το τερµατικό µπορεί να διαχειρισθεί αρκετές διευθύνσεις, έτσι µπορεί να εγκαταστήσει αρκετές ταυτόχρονες κλήσεις στο ίδιο φυσικό κύκλωµα. Στο παράδειγµα δεδοµένα µεταφέρονται από το Βερολίνο στη Νυρεµβέργη και από το Βερολίνο στη Μασσαλία. Η αρχή του νοητού κυκλώµατος στηρίζεται στην αποκατάσταση µίας λογικής σύνδεσης ανάµεσα στα τερµατικά. Βασική δοµή πακέτων. Ενα πακέτο είναι µία σειρά από bytes και χαρακτηρίζεται από µία ιδιαίτερη δοµή. Προέρχεται από το επίπεδο 3 του εξοπλισµού του Χ.25. Για µετάδοση πληροφορίας από το επίπεδο 3, υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τύποι πακέτων. Τα πρώτα τρία bytes πάντα έχουν την ίδια λειτουργία. Τα bits 5-8 του πρώτου byte δεν χρησιµοποιούνται στις περισσότερες τρέχουσες εφαρµογές. Τα bits Q και D χρησιµοποιούνται να ορίσουν µία συγκεκριµένη επεξεργασία του πακέτου. D: Το DPTE το οποίο θέτει το bit θέλει να λάβει µία επιβεβαίωση από άκρη σε άκρη. Q: Επιτρέπει το δίκτυο να ερµηνεύσει ένα πακέτο διαφορετικά. Τα bits 1-4 του πρώτου byte και τα bits του δεύτερου byte ανταποκρίνονται στον αριθµό λογικού διαύλου ( Logical Channel Number ). Μέχρι τώρα, τα πακέτα εκπέµπονταν από το ένα DPTE στο άλλο µέσω διαχείρισης πακέτου χρησιµοποιώντας τη διεύθυνση του δέκτη. Στην πραγµατικότητα, η διεύθυνση χρησιµοποιείται µόνο κατά τη διάρκεια της αποκατάστασης του κυκλώµατος ή κατά τη διάρκεια κατάργησης. Ανάµεσα στα DPTE και το δίκτυο, αποδίδεται ένας αριθµός, ο οποίος χαρακτηρίζει όλα τα πακέτα που µεταδίδονται κατά τη διάρκεια αυτής της κλήσης. Αυτός ο αριθµός καλείται αριθµός λογικού διαύλου (LCN). Από τη στιγµή που αυτή η σύµβαση ισχύει µόνο ανάµεσα στο DPTE και το δίκτυο, το LCN ανάµεσα στο DPTE Α και το δίκτυο µπορεί να είναι διαφορετικό από το LCN ανάµεσα στο DPTE Β και το δίκτυο. Για να εκτελέσεις διαχείριση καθηκόντων του επιπέδου 3, υπάρχουν διαφορετικοί τύποι πακέτων. Το τρίτο byte διακρίνει διαφορετικούς τύπους πακέτων µέσω ενός της κωδικοποίησης αυτού του πεδίου. Τύπος πακέτου Ο εξοπλισµός που λαµβάνει ένα πακέτο µπορεί να εξηγήσει τα ακόλουθα του πακέτου. Πρέπει να θυµόµαστε ότι ένα πακέτο περιλαµβάνει τουλάχιστον 3 bytes. Στην συνέχεια παρουσιάζονται δύο τύποι πακέτων. 1. Call Packet (Πακέτο κλήσης) Χαρακτηριστικό: 00001011 Το τέταρτο byte περιέχει το µήκος του αριθµού του τερµατικού που καλείται και τον αριθµό αυτού που καλεί. Τα επόµενα bytes περιέχουν τους αριθµούς του τερµατικού που καλείται και του τερµατικού που καλεί. Τα άλλα bytes µπορούν να περιέχουν επιπρόσθετες πληροφορίες απαραίτητες για επικοινωνία. (Για παράδειγµα αίτηση για χρέωση του καλούµενου χρήστη). 2. Data Packet (Πακέτο δεδοµένων) Χαρακτηριστικό: bit 1 0 Αυτός είναι ο µόνος τύπος πακέτου όπου το bit 1 στο byte 3 έχει τιµή 0. 48

Όσον αφορά τα πλαίσια υπάρχει έλεγχος ροής στο επίπεδο 3 για τα πακέτα. Γι' αυτό το τρίτο byte περιέχει ένα αριθµό σειράς εκποµπής P(S) και ένα αριθµό σειράς λήψης P(R). Το Μ bit (more) µπορεί να χρησιµοποιείται γαι να δείξει στον δέκτη ότι δεδοµένα σε πολλά πακέτα ανήκουν σε ένα µία ενιαία αρχική µονάδα και έχουν κατατµηθεί διότι το µέγεθος ήταν ανώτερο του µεγίστου επιτρεπτού. Ακολουθούν τα bytes των δεδοµένων χρήστη (128 στη γενική περίπτωση). Concept of logical channel (Εννοια του λογικού διαύλου). Ενας λογικός δίαυλος ανάµεσα στο DPTE και το δίκτυο αποδίδεται σε µία κλήση. Ενας λογικός δίαυλος είναι µία τοπική σχέση ανάµεσα στο DPTE και το δίκτυο. Ο δίαυλος δεν ορίζει το πλήρες µονοπάτι ανάµεσα στο DPTE 1 και το DPTE 2, αλλά µόνο ένα τµήµα του µονοπατιού. Ολα τα πακέτα δεδοµένων τα οποία είναι µέρη της ίδιας κλήσης µεταφέρουν τον ίδιο αριθµό λογικού διαύλου. Αρκετοί λογικοί δίαυλοι µπορούν να υπάρχουν σε ένα φυσικό κύκλωµα. Η διαχείριση τους γίνεται ανεξάρτητα. Η ταυτόχρονη κλήση αρκετών λογικών διαύλων λέγεται λογική πολυπλεξία. Notion of virtual circuit (Εννοια νοητού κυκλώµατος). Ενα νοητό κύκλωµα είναι µία λογική σύνδεση από άκρη σε άκρη. Το νοητό κύκλωµα αποτελείται από το DPTE 1 που συνδέεται µέσω λογικού διαύλου µε το δίκτυο και από το DPTE 2 που συνδέεται επίσης µέσω λογικού διαύλου µε το δίκτυο. Για να εγκαταστήσεις ένα νοήτο κύκλωµα ανάµεσα στο DPTE 1 και το DPTE 3 θα πρέπει: 1. Ανάµεσα στο DPTE 1 και το δίκτυο να υπάρχει ένας λογικός δίαυλος. 2. Ανάµεσα στο DPTE 3 και το δίκτυο να υπάρχει ένας λογικός δίαυλος. 3. Οι δίαυλοι ανάµεσα σε καθένα από τα DPTE και το δίκτυο πρέπει να είναι ελεύθεροι. Το δίκτυο µπορεί τώρα να µεταφέρει τα ανταλλασόµενα πακέτα κατά τη διάρκεια αυτής της κλήσης, από το DPTE 1 στο DPTE 3 (και αντίστροφα). Η σχέση ανάµεσα στο DPTE 1 και το DPTE 3 ονοµάζεται νοητό κύκλωµα. Flow Control (Ελεγχος ροής). Ο µηχανισµός του ελέγχου ροής στο επίπεδο 3 είναι ανάλογος µε αυτόν του επιπέδου 2. Μόνο ένα τµήµα του κυκλώµατος παρουσιάζεται εδώ. Τα χαρακτηριστικά του ελέγχου ροής για το επίπεδο 3 είναι ότι: - γίνεται ανάµεσα στο DPTE και το δίκτυο - τα πακέτα δεδοµένων αριθµούνται µέσω του αριθµού µετάδοσης P(S) από 0 εώς 7 - λήψη επιβεβαιώνεται µέσω του αριθµού λήψης P(R) - µετάδοση είναι πιθανή µέσω διαχείρισης ενός παραθύρου. Μέσω ενός ισοδυνάµου παραδείγµατος παρατηρούµε ότι το DPTE στέλνει τα πακέτα δεδοµένων, τα οποία αναγνωρίζονται από το δίκτυο. Εφόσον το παράθυρο είναι ανοιχτό, υπάρχει µετάδοση δεδοµένων. Μερικές φορές τα πακέτα δεν αναγνωρίζονται πια και το παράθυρο κλείνει. Σαν αποτέλεσµα, δεν υπάρχουν πια πακέτα να σταλούν. Το Χ.25 περιγράφει τον έλεγχο ροής ανάµεσα στο DPTE και το δίκτυο. Αλλά ένα νοητό κύκλωµα αποτελείται από αρκετά τµήµατα. Αν υπάρχουν προβλήµατα στην λήψη πακέτου στην άκρη του δέκτη µπορεί να έχει κάποιες συνέπειες στον έλεγχο ροής στον εκποµπό. 49

Πρέπει να θυµόµαστε ότι κάθε λογικός δίαυλος έχει το δικό του ανεξάρτητο έλεγχο ροής. Ο έλεγχος ροής στο επίπεδο 3 είναι παρόµοιος µ' αυτόν του επιπέδου 2. Γίνεται παράλληλα και ανεξάρτητα. Dialog ( ιάλογος) Υπάρχουν τρείς τυπικές φάσεις ενός διαλόγου ανάµεσα στα δύο DPTEs µέσω του δικτύου: 1. Establishment of a virtual circuit (Εγκατάσταση νοητού κυκλώµατος). 2. Data transmission without errors (Μετάδοση δεδοµένων χωρίς λάθη). 3. Release of virtual circuit (Κατάργηση ενός νοητού κυκλώµατος). 1. Εγκατάσταση νοητού κυκλώµατος Οταν το νοητό κύκλωµα εγκαθίσταται τότε τα πακέτα δεδοµένων µπορούν να ανταλλαγούν. 2. Μετάδοση δεδοµένων χωρίς λάθη. RR (Receive Ready, Ready to Receive) Αυτός ο τύπος πακέτου χρησιµοποιείται να επιβεβαιώσει τα λαµβανόµενα πακέτα δεδοµένων. Εαν, για παράδειγµα, το πεδίο P(R) περιέχει την τιµή "1" αυτό δείχνει ότι είναι "έτοιµο να λάβει" ένα πακέτο δεδοµένων µε P(S) = 1. Το DPTE 1 µεταδίδει το πρώτο πακέτο δεδοµένων. Ο αριθµός εκποµπής και ο αριθµός λήψης είναι ίσος µε 0. Λήψη του πρώτου πακέτου δεδοµένων από το δίκτυο. Αριθµός εκποµπής και λήψης ίσος µε το 0. Το DPTE 1 µεταδίδει το δεύτερο πακέτο δεδοµένων. Ο αριθµός εκποµπής αυξάνεται κατά 1, ο αριθµός λήψης είναι ακόµα ίσος µε 0 διότι κανένα πακέτο δεδοµένων δε λαµβάνεται από το δίκτυο. Επιβεβαίωση στο δίκτυο του πρώτου πακέτου δεδοµένων. P(R)=1 σηµαίνει ότι το DPTE 2 περιµένει το επόµενο πακέτο µε P(S)=1. Το δίκτυο επιβεβαιώνει δύο πακέτα δεδοµένων. P(R)=2 σηµαίνει ότι το δίκτυο περιµένει ένα πακέτο δεδοµένων µε P(S)=2. Λήψη του πρώτου πακέτου δεδοµένων από το δίκτυο. Αριθµός εκποµπής αυξάνεται κατά 1. Αριθµός λήψης είναι ίσος µε το 0 διότι το DPTE 2 δεν µεταδίδει ένα πακέτο δεδοµένων. Το DPTE 2 µεταδίδει το πρώτο πακέτο δεδοµένων και αναγνωρίζει το δεύτερο πακέτο µέσω του ίδιου πακέτου δεδοµένων που λαµβάνεται από το δίκτυο. Το πρώτο πακέτο δεδοµένων από το δίκτυο λαµβάνεται (P(S)=0), το P(R) είναι ακόµα ίσο µε 2 διότι το δίκτυο δεν λαµβάνει ένα νέο πακέτο δεδοµένων από το DPTE 1. Πρέπει να θυµάσαι τα ακόλουθα: - Επιβεβαίωση του πακέτου δεδοµένων µπορεί να γίνει µέσω των πακέτων RR ή των πακέτων δεδοµένων. - Ενα ή αρκετά πακέτα δεδοµένων µπορούν να επιβεβαιωθούν την ίδια στιγµή από ένα πακέτο RR ή από πακέτα δεδοµένων. - Επιβεβαίωση µπορεί να γίνει από το ίδιο το δίκτυο εάν δεν έχει ληφθεί µία επιβεβαίωση από το αποµακρυσµένο DPTE. - Οι µετρητές P(R) είναι διαχειριζόµενοι ανεξάρτητα από τις προσβάσεις του DPTE 1 / δικτύου προς δίκτυο / DPTE 2. 3. Κατάργηση του νοητού κυκλώµατος Το νοητό κύκλωµα καταργείται, η ανταλλαγή των πακέτων δεδοµένων τελείωσε. Η αίτηση κατάργησης µπορεί να γίνει από οποιοδήποτε των DPTEs. 50

Protocol Errors (Λάθη πρωτοκόλλων). Με τον ίδιο τρόπο καθώς στο επίπεδο 2, ο διάλογος στο επίπεδο 3 ακολουθεί κανόνες καθορισµένους από το πρωτόκολλο του επιπέδου 3. Η µεταφορά από µία κατάσταση σε άλλη γίνεται µέσω πακέτων καλώς ορισµένων. Σε µία δεδοµένη κατάσταση, ένα πακέτο το οποίο, σύµφωνα µε το πρωτόκολλο, δεν αναµένεται θεωρείται σαν λάθος πρωτοκόλλου. Εξαρτώµενο από τη σοβαρότητα του λάθους, µία από τις ακόλουθες τρείς αντιδράσεις είναι πιθανές: - Reinitialization of the logical channel on which the error is detected (επαναρχικοποίηση του λογικού διαύλου στο οποίο το λάθος ανιχνεύεται). - Release of the virtual circuit on which the error is detected - release packet (κατάργηση του νοητού κυκλώµατος στο οποίο το λάθος ανιχνεύεται - πακέτα κατάργησης). - Release of all the virtual circuits - restart packets (κατάργηση όλων των νοητών κυκλωµάτων - πακέτα επανεκκίνησης). - Reinitialization of the logical channel on which the error is detected Υποτίθεται ότι υπάρχει ένα λάθος πρωτοκόλλου. Το πρόβληµα µπορεί να επιλυθεί από µία επαναρχικοποίηση. Οι µετρητές P(S) και P(R) του λογικού διαύλου που µας αφορά γίνονται µηδέν. Το νοητό κύκλωµα διατηρείται. Παραδείγµατα λαθών πρωτοκόλλου οδηγούµενα από επαναρχικοποίηση του λογικού διαύλου. - πεδίο δεδοµένων µεγάλο. - πακέτα µικρά (λιγότερα από 3 bytes). - άγνωστο πεδίο εντολής. - πακέτο µε λάθος αλληλουχίας. - Release of the virtual circuit on which the error is detected (release packet) Υποτίθεται ένα λάθος πρωτοκόλλου. Το πρόβληµα δεν µπορεί να επιλυθεί από µία επαναρχικοποίηση αλλά από κατάργηση νοητού κυκλώµατος το οποίο χρησιµοποιεί το λογικό δίαυλο που µας αφορά. Μόνο ένα νοητό κύκλωµα καταργείται. Παραδείγµατα λαθών πρωτοκόλλου οδηγούµενα από κατάργηση ενός νοητού κυκλώµατος είναι: - µη επιβεβαίωση µίας ένδειξης ή αίτησης για επαναρχικοποίηση µέσα σε καθορισµένο χρόνο. - λήψη ενός πακέτου δεδοµένων πάνω σε λογικό δίαυλο που δεν ήταν εγκαταστηµένο. - τα πρώτα 4 bits ενός πακέτου είναι κάτι άλλο από "Χ Χ 0 1". - Release of all the virtual circuits (restart packets). Υποτίθεται ένα λάθος. Το πρόβληµα δε µπορεί να λυθεί ούτε µε επαναρχικοποίηση ούτε µε κατάργηση ενός νοητού κυκλώµατος. Τότε εκτελείται µία επανεκκίνηση. Κατάργηση όλων των νοητών κυκλωµάτων. Παράδειγµα ενός λάθους που οδηγεί σε κατάργηση όλων των νοητών κυκλωµάτων είναι: - µη επιβεβαίωση ένδειξης ή αίτησης για κατάργηση σε καθορισµένο χρόνο. Additional services (Επιπρόσθετες υπηρεσίες). Ενας χρήστης µπορεί να τροποποιήσει τους κανόνες διαχείρισης του. Αυτό γίνεται από την εφαρµογή επιπρόσθετων υπηρεσιών. Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι επιπρόσθετων υπηρεσιών. Παραδείγµατα: - Closed subscriber group - (Οµάδα κλειστών συνδροµητών) - Billing to called party - (Χρέωση του καλούµενου χρήστη) 51

Η χρήση επιπρόσθετων υπηρεσιών πρέπει να απαιτούνται στην εγκατάσταση µίας κλήσης. Οταν µία απαιτούµενη επιπρόσθετη υπηρεσία δεν παρέχεται, η κλήση απορρίπτεται. Στην συνέχεια, θα παρουσιάσουµε τα παραπάνω παραδείγµατα. - Closed subscriber group: CSG Οι χρήστες που ανήκουν στο ίδιο CSG µπορούν να επικοινωνήσουν ο ένας µε τον άλλον. Αλλά: Αυτά προστατεύονται από εξωτερικές προσβάσεις. - Billing to called party Εαν το καλούµενο DPTE έχει κυρώσει την επιπρόσθετη υπηρεσία χρέωσης στον καλούµενο χρήστη, το καλούµενο DPTE µπορεί να απαιτεί, κάτω από την εγκατάσταση ενός νοητού κυκλώµατος, εκείνη την κλήση στο καλούµενο DPTE. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ 1. Τοποθετήστε το τρίτο επίπεδο. 2. Βασική δοµή πακέτων. Εχουµε ένα διάγραµµα που αναπαριστά τα 3 πρώτα bytes που τοποθετούνται στην αρχή κάθε πακέτου. Πως ονοµάζονται τα πεδία που αναβοσβήνουν στο διάγραµµα ; 3. Ποιοί ισχυρισµοί είναι σωστοί ; 4. Αν το µέγεθος του παραθύρου είναι 3, τη στιγµή t 0, ποιός είναι ο µέγιστος αριθµός των πακέτων που µπορούν να σταλούν από το DPTE στον αριθµό του λογικού διαύλου 7 ; 5. ιάλογος Κατάργηση ενός νοητού κυκλώµατος Σ' αυτή την περίπτωση όπου DPTE 2 θέλει να καταργήσει το νοητό κύκλωµα, ποιό πακέτο πρέπει να εκπέµψει ; Το δίκτυο πρόκειται να επιβεβαιώσει αυτό το πακέτο αµέσως ; 6. Ενα λάθος πρωτοκόλλου έχει ανιχνευτεί σε ένα λογικό δίαυλο. Ποιές είναι οι συνέπειες ενός πακέτου ένδειξης επανεκκίνησης ; 7. Ποιός είναι ο ρόλος του επιπέδου 3 ; 8. Τι πληροφορία περιέχεται σ' ένα πακέτο δεδοµένων ; 9. Τι πληροφορία περιέχεται σ' ένα πακέτο κλήσης ; 10. Τι είναι ένα νοητό κύκλωµα ; 11. Κατάργηση ενός νοητού κυκλώµατος. Σηµείωσε τις σωστές απαντήσεις. 12. Εγκατάσταση ενός νοητού κυκλώµατος. Τι τύπο πακέτου πρέπει να εκπέµψει το DPTE για να εγκαταστήσει ένα νοητό κύκλωµα ; Το δίκτυο πρόκειται να αναγνωρίσει αυτό το πακέτο αµέσως ; 13. Ενα λάθος πρωτοκόλλου έχει ανιχνευτεί σε ένα λογικό δίαυλο. Ποιές είναι οι συνέπειες ενός πακέτου κατάργησης ; 14. Ποιές είναι οι σωστές προτάσεις ; 52