1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/prednasky/...Úinf/pse1/03 počítačové siete...

62
ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 1 1. prednáška (15.2.2010) Úvod do počítačových sietí 158.197.31.4 56:70:B3:53:6C:EA

Upload: others

Post on 08-Jul-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 1

1. prednáška (15.2.2010)

Úvod do počítačových sietí

158.197.31.4

56:70:B3:53:6C:EA

Page 2: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 2

Kapitola 1: ÚvodCieľ prednášky: pochopiť

terminológiu a základné princípy

urobiť si prehľad viac do hĺbky v

priebehu semestra

Obsah: Čo je Internet Čo je protokol Okraj siete, jadro siete,

pripojenie k sieti riadenie paketmi vs.

prepínanie okruhov štruktúra Internetu

výkon: strata a zdržanie paketov, priepustnosť

vrstvy protokolov bezpečnosť história

Page 3: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 3

Čo je internet?

Page 4: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 4

Čo je internet?This, Jen, is the Internet

Page 5: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 5

Čo je Internet: “zariadenia a spojenia”

milióny pripojených zariadení: hosty = koncové zariadenia spúšťajú sieťové

aplikácie Domáca sieť

Podniková sieť

Mobilná sieť

Globálny ISP

Regionálny ISP

router

PC

server

wirelesslaptop

mobil

káble

access pointy

Spôsoby napojenia optické vlákna,

káble, wifi, GPRS, 3G, satelit

rýchlosť spojenia závisí od šírky pásma

routre: smerujú pakety (balíčky dát)

Page 6: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 6

“Super” internetové zariadenia

Najmenší webserver na svetehttp://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html

IP picture framehttp://www.ceiva.com/

Toastovač napojený na web s predpoveďou počasia

Internetové telefóny

Page 7: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 7

Čo je Internet: “zariadenia a spojenia” protokoly určujú tvar

posialných a príjímaných správ napr., TCP, IP, HTTP, Skype,

Ethernet Internet: “sieť sietí”

hierarchická štruktúra verejný Internet verzus

súkromný intranet Internetové štandardy

RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering

Task Force ISO,IEEE,ITU,...

Domáca sieť

Podniková sieť

Mobilná sieť

Globálny ISP

Regionálny ISP

Page 8: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 8

Čo je Internet: množstvo služieb komunikácia umožňuje fungovanie

distribuovaných aplikácií: Web, VoIP, email, hry, e-

commerce, zdieľanie súborov, sociálne siete

komunikačné služby poskytované aplikáciám: spoľahlivé doručenie dát od

odosielateľa k prijímateľovi nespoľahlivé doručenie dát

“najväčším úsilím” (“best effort”) s malou réžiou

Page 9: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 9

Čo je to protokol?Ľudské protokoly: “Koľko je hodín?” “Môžem sa opýtať?” oslovenia, pozdravy,

lúčenia

… posielame vhodné “správy”

… dostávame vhodné odpovede alebo reakcie

Sieťové protokoly: medzi zariadeniami Všetka komunikácia na

internete je riadná protokolmi

protokoly definujú formu, poradie odoslaných a prijatých správ medzi

sieťovými prvkami a akcie pri posielaní, prenášaní a

prijímaní správ

Page 10: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 10

Čo je to protokol?Ľudský protokol a protokol počítačových sietí:

Otázka: Aké ďalšie ľudské protokoly poznáte?

Ahoj

AhojKoľko je hodín?

2:00

TCP connection requestTCP connectionresponseGet http://www.awl.com/kurose-ross

<súbor>

čas

Page 11: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 11

Bližší pohľad na štruktúru siete: “Okraje” siete:

aplikácie a koncové zariadenia

Prístup na sieť: káblom, wireless

Jadro siete: navzájom prepojené routre sieť sietí

Page 12: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 12

“Okraje” siete: Koncové zariadenia:

spustené sieťové aplikácie napr. Web, email

client/server

peer-peer klient/server model

klient požaduje a prijíma službu od vždy zapnutého servra

napr. Web browser/server; email client/server

peer-to-peer model: minimálne (alebo žiadne)

použitie “hlavných” serverov napr. Skype, BitTorrent

Page 13: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 13

Spoľahlivé doručenie dát

Cieľ: prenos dát medzi koncovými systémami

handshaking: nadviazanie spojenia pred samotným posielaním dát V ľudskom protokole:

Ahoj, “Aj ty ahoj” uchovanie stavov oboch

komunikujúcich, napr.”odzdravil som, čakám čo povie”

TCP protokol [RFC 793] Transmission Controll Protocol spoľahlivý prenos prúdu dát

zachovávajúci poradie nevýhody: poďakovania a

opätovné posielania tých istých dát

kontrola toku dát: odosielateľ posiela dáta tak, aby

ich prijímateľ stihol spracovať kontrola zahltenia:

odosielatelia “spomalia odosielanie” ak je sieť zahltená

Page 14: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 14

Nespoľahlivé doručenie dát

Cieľ: prenos dát medzi koncovými systémami To isté ako pred tým!

UDP protokol [RFC 768] User Datagram Protocol bez spojenia nie všetky dáta musia

byť prijaté žiadna kontrola toku dát žiadna kontrola

zahltenia

Page 15: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 15

Použitie TCP/UDP

Použitie TCP: HTTP (Web), FTP (prenos súborov), Telnet (remote login), SMTP (email) BitTorrent Instant messaging ...

Použitie UDP: Streming rádií a TV Telekonferencie VoIP DNS ...

Page 16: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 16

Pripojenie k Internetu

Ako zapojíme koncové zariadenie k nejakému routru?

domáce siete podnikové siete (škola,

firma) mobilné siete

Čo nás má zaujímať: šírka pásma (bity za

sekundu)? zdieľané alebo priame?

Page 17: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 17

Domáce pripojenie: point to point access

Dialup cez modem max do 56Kb/s, priame

spojenie s routrom nemôžeme telefonovať a

surfovať zároveň DSL: digital subscriber line

dodávateľ: telefónna spoločnosť (obvykle) do 1 Mb/s upstream (typicky < 256 kb/s) do 8 Mb/s downstream (typicky < 1 Mb/s) 3 nezávislé frekvenčné pásma – môžeme telefonovať a

surfovať zároveň.

Page 18: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 18

Domáce pripojenie: modemy káblových TV HFC: hybrid fiber coax

asymetrické: do 30Mb/s downstream, do 2 Mb/s upstream

Zdieľané pripojenie do siete z jedného uzla (ulica,vchod) iba jeden môže vysielať do daného uzla, všetci

prijímajú všetko od káblových TV

Page 19: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 19

Pripojenie podnikov: local area networks Local area network (LAN) spája

koncové stanice s miestnym routrom bez potreby modemu

Ethernet: 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1 Gb/s, 10

Gb/s Ethernet Časté zapojenie: koncové

stanice sú zapojené do Ethernetových switchov a až tie do routrov

Page 20: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 20

Wireless (WiFi) siete zdieľané wireless pripojenie

spája koncové zariadenia s routrom cez zariadenie nazývané “access

point” wireless LANs:

802.11b/g/n (WiFi): 11/54/300 Mb/s

wireless na väčšie vzdialenosti 3G, HDSPA, ~1Mbps cez mobilné

siete budúcnosť (?): WiMAX (10’s

Mb/s) na desiatky km

access point

mobilnékoncové

zariadenia

router

Page 21: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 21

Domáce sieteTypická domáca výbava: DSL alebo iný modem (alebo ISP poskytuje LAN

pripojenie) router/firewall/NAT Ethernet wireless access point

wirelessaccess point

wirelesslaptops

router/firewall

modem(?)

Ethernet

Page 22: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 22

Štruktúra Internetu: sieť sietí

Zhruba hierarchická V strede siete: ISPs “1.vrstvy” (e.g., Verizon, Sprint,

AT&T, Cable and Wireless), národné/medzinárodné pokrytie Navzájom sú si rovní

ISP 1.vrstvy

ISP 1.vrstvy

ISP 1.vrstvy

Provideri 1.vrstvy sú medzi sebou poprepájaní

Page 23: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 23

ISP 1.vrstvy: napr. Sprint

to/from customers

peering

to/from backbone

….

………

POP: point-of-presence

Page 24: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24

Štruktúra internetu: sieť sietí

ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni) provideri Napojený na jedného alebo viac ISP 1.vrstvy, ale môže

aj na iných ISP z 2.vrstvy

ISP 1.vrstvy

ISP 1.vrstvy

ISP 1.vrstvy

ISP 2.vrstvyISP 2.vrstvy

ISP 2.vrstvy ISP 2.vrstvy

ISP 2.vrstvy

ISP 2.vrstvy platí za pripojenie ISP prvej vrstvyISP 2.vrstvy je zákazníkom providera 1.vrstvy

ISP 2.vrstvy môžu byť navzájom prepojení

Page 25: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 25

Štruktúra internetu: sieť sietí

ISP 3.vrstvy a lokálni ISP najbližšie ku koncovým zariadeniam a používateľom

ISP 1.vrstvy

ISP 1.vrstvy

ISP 1.vrstvy

ISP 2.vrstvyISP 2.vrstvy

ISP 2.vrstvy ISP 2.vrstvy

ISP 2.vrstvy

lokálnyISPlokálny

ISPlokálny

ISP

lokálnyISP

lokálnyISP ISP

3.vrstvy

lokálnyISP

lokálnyISP

lokálnyISP

Lokálni ISP a ISP 3.vrstvy sú zákaznímki ISP vyšších vrstiev

Page 26: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 26

Štruktúra internetu: sieť sietí

Paket prechádza množstvom sietí

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

Tier-2 ISPTier-2 ISP

Tier-2 ISP Tier-2 ISP

Tier-2 ISP

localISPlocal

ISPlocalISP

localISP

localISP Tier 3

ISP

localISP

localISP

localISP

Page 27: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 27

Jadro siete

sieť prepojených routrov zákldaná otázka : ako sa

dopravujú dáta vrámci siete? prepínanie okruhov:

vyhradené spojenie: telefónne spojenia

riadenie paketmi: dáta sú posielané po kúskoch

Page 28: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 28

Jadro siete: Prepínanie okruhov

Celá cesta je vyhradená pre spojenie

celá šírka pásma, a kapacita zariadení

vyhradené zdroje: žiadne zdieľanie

garantovaný výkon vyžaduje nastavenie

spojenia

Page 29: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 29

Jadro siete: Prepínanie okruhovSieťové zdroje (napr.,

šírka pásma) sú rozkúskované

každý kúsok venovaný jednému spojeniu

ak sa počas spojenia nič neposiela sieťové zdroje sú nečinné aj keby ich niekto iný chcel využiť

Rozkúskovanie pripojenia: Frekvenčné delenie

(FDM) Časové delenie (TDM)

Page 30: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 30

Prepínanie okruhov: Frekvenčné a časové delenie

Frekvenčné delenie

frekvencia

čas

Časové delenie

frekvencia

čas

4 používatelia

Príklad:

Page 31: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 31

Príklad

Ako dlho trvá odoslať súbor, ktorý má 640,000 bitov zo stanice A do stanice B cez sieť využívajúcu prepínanie okruhov? Rýchlosť všetkých spojení je 1536 kb/s Každé spojenie používa časové delenie 24

slotov/sekundu (my použijeme jeden) 500 milisekúnd na nadviazanie spojenia

Page 32: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 32

Príklad

Ako dlho trvá odoslať súbor, ktorý má 640 000 bitov zo stanice A do stanice B cez sieť využívajúcu prepínanie okruhov? Rýchlosť všetkých spojení je 1536 kb/s Každé spojenie používa časové delenie 24

slotov/sekundu (my použijeme jeden) 500 milisekúnd na nadviazanie spojenia

1536/24 = 64kb/s640 000/64 000 = 10 sekúndCelkovo 10,5 s. - garantovaných

Page 33: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 33

Jadro siete: Riadenie paketmiKaždý prúd dát je rozdelený na

pakety používatelia zdieľajú sieťové

zdroje každý paket využíva celú šírku

pásma Zdroje sú používané podľa

potreby

nevýhody: požiadavky na zdroje

môžu byť väčšie ako tieto zdroje zvládnu

zahltenie: čakajúce pakety, čakanie na uvolnenie prenosového média

uloženie a preposlanie: pakety sú posielané ďalej až po ich úplnom doručení

Page 34: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 34

Riadenie paketmi: Štatistický multiplexing

Postupnosť A a B paketov nemá pevné poradie, šírka pásma je rozdelená podľa aktuálnej potreby

A

B

C100 Mb/sEthernet

1.5 Mb/s

D E

štatistický multiplexing

rad paketovčakajúcich na

vyslanie

Page 35: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 35

Riadenie paketmi: ulož-a-prepošli

na odoslanie paketu veľkosti L bitov spojením s rýchlosťou R bps potrebujeme L/R sekúnd

ulož a prepošli: celý paket musí dôjsť do routra než je preposlaný na iný výstup

zdržanie = 3L/R (za predpokladu nulového zdržania šírením po spojení)

Príklad: L = 7.5 Mb R = 1.5 Mb/s zdržanie preposlaním =

15 s

R R RL

Page 36: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 36

Riadenie paketmi verzus prepínanie okruhov

1 Mb/s spojenie Každé zariadenie:

100 kb/s keď je aktívne aktivita 10% času

prepínanie okruhov: 10 zariadení

riadenie paketmi: s 35 zariadeniami je

pravdepodobnosť, že je viac ako 10 zariadení aktívnych, menej ako 0.04 %

Riadenie paketmi umožňuje pripojenie viacerých koncových zariadení do siete

N používateľovspojenie 1 Mb/s

Page 37: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 37

Ako vznikajú straty a zdržania?pakety sú pred odoslaním v rade v buffri routera Ak je rýchlosť príchodu paketov je vyššia ako

priepustnosť výstupného spojenia pakety čakajú v rade na odoslanie

A

B

paket sa vysiela (zdržanie)

paket je v rade (zdržanie)Voľné miesto v buffri: prichádzajúce pakety sú zahodené (strata) ak nie je v bufri voľné miesto

Page 38: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 38

4 dôvody zdržania 1. spracovanie:

overenie bitových chýb zistenie výstupneho portu

A

B

prenos

vysielanie

spracovaniečakanie v rade

2. čakanie v rade čakanie na uvoľnenie

výstupnej linky závislé od miery

zahltenia routra

Page 39: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 39

4 dôvody zdržania3. posielanie: R=šírka pásma (b/s) L=dĺžka paketu (bits) čas na odoslanie = L/R

4. prenos: d = vzdialenosť k

ďalšiemu uzlu s = prenosová rýchlosť

(~2x108 m/sec) Prenosové zdržanie = d/sPozn: s a R sú veľmi

odlišné veci!A

B

prenos

vysielanie

spracovaniečakanie v rade

Page 40: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 40

Analógia kolóny áut na diaľnici

autá sa “prenášajú” rýchlosťou 100 km/h

mýtna búdka potrebuje 12 s na vybavenie auta (čas posielania)

auto~bit; kolóna ~ paket Koľko potrvá než bude kolóna pred

ďalšou mýtnou búdkou?

Čas na odoslanie kolóny z mýtnej búdky na diaľnicu = 12*10 = 120 s

Čas na dopravenie posledného auta k ďalšej mýtnej búdke: 100km/(100km/h)= 1 h

Odpoveď: 62 minút

mýtna búdka

mýtna búdka

kolóna10 áut

100 km 100 km

Page 41: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 41

Kolóna áut na diaľnici (iné čísla)

Autá sa “prenášajú” rýchlosťou 1000 km/h

Mýtna búdka potrebuje 1 minútu na 1 auto

Príde nejaké auto k ďalšej búdke skôr ako z prvej odíde celá kolóna?

Áno! Po 7 min je 1.auto pri druhej búdke a 3 autá sú stále pri prvej.

Prvý bit paketu môže doraziť k druhému routru skôr ako prvý router odoslal celý paket!

mýtna búdka

mýtna búdka

kolóna10 áut

100 km 100 km

Page 42: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 42

Celkové zdržanie

dsprac = zdržanie spracovaním obyčajne zopár mikrosekúnd alebo aj menej

Dv rade = zdržanie čakaním v rade záleží od zahltenia

dodosl = zdržanie odosielaním = L/R, výrazné pre pomalé spojenia

dprenos = zdržanie prenosom Od pár mikrosekúnd do stovák milisekúnd

dce lk o v é=dsp racd v rad ed o d o sld p ren o s

Page 43: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 43

Ešte raz čakanie v rade

R=šírka pásma (b/s) L=dĺžka paketu (bits) a=počet paketov

prichádzajúcich za sekundu

Intenzita prevádzky = La/R

La/R ~ 0: v priemere sa veľa nečaká La/R -> 1: zdržanie čakaním v rade narastá La/R > 1: dáta prichádzajú rýchlejšie ako stíhajú

odchádzať, priemerné čakanie v rade je nekonečné!

Page 44: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 44

“Reálne” zdržania a cesty

Ako je to so zdržaním a stratou v “reálnom” Internete? Program traceroute: poskytuje odmeranie zdržaní od

zdroja pozdĺž celej cesty k cieľu. Pre každé i: pošle 3 pakety ktoré dôjdu k i-temu routru na ceste k cieľu router i vráti paket odosielateľovi odosielateľ odmeria čas medzi odoslaním a prijatím

3 pokusy

3 pokusy

3 pokusy

Page 45: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 45

“Reálne” zdržania a cesty

1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms17 * * *18 * * *19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms

traceroute: gaia.cs.umass.edu to www.eurecom.frTri merania zdržania z gaia.cs.umass.edu to cs-gw.cs.umass.edu

* znamená bez odpovede (paket sa stratil, router neodpovedá)

Cez oceán

Page 46: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 46

Strata paketov rad (teda buffer) pre dané spojenie má konečnú veľkosť ak sa paket má zadariť do plného radu je zahodený (teda

stratený) stratený paket môže byť znova poslaný predchádzajúcim

uzlom, odosieľajúcim koncovým zariadením ale aj nemusí

A

B

paket pripravený na odoslanie

paket prichádzajúci do plného buffra je zahodený

buffer (rad paketov)

Page 47: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 47

Priepustnosť rýchlosť (b/s) ktorou sú odosielané dáta

medzi odosielateľom a prijímateľom aktuálna: rýchlosť v danom čase priemerná: rýchlosť za dlhšie obdobie

server, withfile of F bits

to send to client

link capacity Rs bits/sec

link capacity Rc bits/sec

Rúra prenášatekutinu

rýchlosťou Rs b/s

Rúra prenášatekutinu

rýchlosťou Rc b/s

server posiela bity (leje) do rúry

Page 48: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 48

Priepustnosť Rs < Rc Aká je priemerná priepustnosť?

Rs b/s Rc b/s

Rs > Rc Aká je priemerná priepustnosť?

Rs b/s Rc b/s

Spojenie na ceste ktoré obmedzuje priepustnosťbottleneck (úzke miesto)

Page 49: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 49

Priepustnosť: Internetový príklad

10 spojení (spravodlivo) zdieľa úzke miesto chrbticového spojenia

s rýchlosťou R b/s

Rs

Rs

Rs

Rc

Rc

Rc

R

Priepustnosť jednotlivých spojení: min(Rc,Rs,R/10)

V praxi: Rc alebo Rs je úzke miesto

Page 50: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 50

Vrstvy protokolovSiete sú komplexné! veľa “vecí” pokope:

koncové zariadenia

routre spojenia rôznymi

médiami aplikácie protkoly hardvér, softvér

Otázka: Existuje nejaká rozumná

organizácia štruktúry sietí?

Alebo aspoň naše rozprávanie o počítačových sieťach?

Page 51: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 51

Prečo vrstvy?Spôsob vysporiadania sa so zložitým

problémom: presná štruktúra umožňuje identifikáciu vzťahov v

zložitej spleti všetkých súčastí sietí modularizácia zjednodušuje správu a obnovovanie

súčastí systému môžeme zmeniť implementáciu ak zachováme

dohodnuté rozhrania modulu/vrstvy zvyšok systému meniť nemusíme

Page 52: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 52

Vrstvy protokolov na Internete aplikačná (application): umožňuje fungovanie

sieťových aplikácií FTP, SMTP, HTTP

transportná (transport): prenáša dáta medzi dvoma procesmi na rôznych koncových zariadeniach TCP, UDP

sieťová (network): smeruje datagramy od odosielateľa k príjemcovi IP, routovacie protokoly

spojová (link): prenos dát medzi susednými sieťovými prvkami PPP, Ethernet

fyzická (physical): prenáša fyzickým médiom jednotky a nuly

aplikačná

transportná

sieťová

spojová

fyzická

Page 53: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 53

ISO/OSI referenčný model prezentačná (presentation):

umožňuje aplikáciám interpretovať význam dát, napr. šifrovanie, kompresia, kódovane (znakov,..),..

relačná (session): synchronizácia, kontrolné body, obnovenie relácie

Vrstvy Internetu tieto dve vrstvy nemajú! Tieto služby musí aj tak mať

implementované aplikácia, ak to potrebuje

A čo ak nepotrebuje?

aplikačnáprezentačná

relačnátransportná

sieťováspojováfyzická

Page 54: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 54

zdrojaplikačnátransportsieťováspojováfyzická

HtHn M

segment Ht

datagram

cieľaplikačnátransportsieťováspojováfyzická

HtHnHl MHtHn MHt M

M

sieťováspojováfyzická

spojováfyzická

HtHnHl MHtHn M

HtHn M

HtHnHl M

router

switch

Zapúzdreniemessage M

Ht M

Hn

frame

Page 55: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 55

Počítačová bezpečnosť Útoky na infraštruktúru Internetu:

nakazenie/zaútočenie na koncové zariadenia: malware, spyware, červy, neautorizovaný prístup (kradnutie dát, používateľských účtov)

denial of service: zabránenie prístupu k zdrojom (serverom, šírke pásma spojenia)

Internet nebol pôvodne navrhnutý s (veľkým) dôrazom na bezpečnosť pôvodná predstava: “skupina navzájom si

dôverujúcich používateľov cez transparentnú sieť”

Page 56: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 56

Malware Spyware:

nakazenie stiahnutím “zlej” webstránky

keyloggery, pozerané web stránky, posielanie informácií na jedno miesto

Vírus nakazenie prijatím objektu

(napr., príloha e-mailu), aktívne spustenie

samorozmnožovanie: preposlanie ďalším zariadeniam, používateľom

Červ: nakazenie pasívnym prijatím

objektu ktorý sa sám spustí samorozmnožovanie:

preposlanie ďalším zariadeniamSapphire Worm: aggregate scans/sec

in first 5 minutes of outbreak (CAIDA, UWisc data)

Page 57: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 57

Denial of Service útoky Útočníci ochromia sieťový zdroj (server, šírku

pásma) obsadením všetkej komunikácie iba svojimi paketmi

1. vybrať cieľ2. napadnúť zariadenia v

blízkej sieti (pozri malware)

3. posielať pakety smerom k cieľu z napadnutých zariadení

target

Page 58: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 58

Sniffovanie, zmena a mazanie paketovSniffovanie:

broadcastové médiá (zdieľaný Ethernet, wireless) “promiskuitné” sieťové rozhranie číta a zaznamenáva všetky

pakety (napr. tie obsahujúce heslá!) ktoré vidí, aj keď nepatria jemu

A

B

C

src:B dest:A payload

Wireshark je známy voľne stiahnuteľný packet-sniffer ďalšie SW na modifikáciu, mazanie sa tiež dajú ľahko zozhnať

Page 59: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 59

Vydávanie sa za niekoho iného IP spoofing: poslanie paketu s falošnou zdrojovou

adresouA

B

C

src:B dest:A payload

Page 60: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 60

Viac o počítačovej bezpečnosti Sem tam počas tohto predmetu Letná škola sieťovania Bez(a)Dis

Magisterský stupeň: ÚINF/OPS1 Bezpečnosť počítačových sietí ÚINF/DSB1a,b Seminár z bezpečnosti

počítačových sietí

Page 61: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 61

Zhrnutie Čo je Internet Čo je protokol Okraj siete, jadro siete,

pripojenie k sieti riadenie paketmi vs.

prepínanie okruhov štruktúra Internetu

výkon: strata a zdržanie paketov, priepustnosť

vrstvy protokolov bezpečnosť

Teraz máte: čo všetko tvorí

počítačové siete motiváciu na hlbšie

pochopenie, ktoré nasleduje na ďalších prednáškach.

Page 62: 1. prednáška (15.2.2010)gursky/siete/2010/uploads/Prednasky/...ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 24 Štruktúra internetu: sieť sietí ISP 2. vrstvy: menší (často aj regionálni)

ÚINF/PSE1/03 Počítačové siete 62

Ďakujem za pozornosť

Modifikované slajdy z knihy:

Computer Networking: A Top Down Approach ,4th edition. Jim Kurose, Keith RossAddison-Wesley, July 2007.