Tietoliikenne II (2 ov)

Kevät 2001

Liisa Marttinen

Kurssikirja:

Tanenbaum, Computer Networks (3. Painos)

Tietoliikenne II(2 ov)

Tietoliikenne I (2 ov)

Tietoliikenne

(4 ov)

(ei enää luennoida)

Verkkosovellusten toteuttaminen (4 ov) ATM-

tietoliikenne

Digitaalinen signaalin-käsittely

Laajakaistaiset IP-verkot

Tietoliikenne IIKertausta ja täydennystä Tietoliikenne I -kurssin

asioihin– perusteellisemmin– laajemmin– ‘teoreettisemmin’

• perus-, linkki- ja MAC-kerros

• reititys, IPv6

• TCP-protokollan suorituskyky

• DNS, ..

Suoritus• ‘välikoe’ maks. 50 p

– pe 9.3. klo 14-18

• ‘kurssiaktiivisuus’ maks. 20 p– traditionaaliset harjoitukset– miniesseet (1-3 sivua) ja -esitelmät– keskusteluaktiivisuus yms

• 30 p => 1-, 51 => 3

Kerrosajattelu

• OSI-, TCP/IP-viitemalli– eri kerrosten toiminta– kommunikointi kerrosten välillä– tiedonsiirto sovellukselta toiselle

• esimerkki siitä, mitä kaikkea tapahtuu, kun sovellus lähettää viestin toiselle sovellukselle kerrosmallia käyttäen

• Peruskerros– siirtovälineet, bittien lähettäminen

• Siirtoyhteyskerros– siirtokanava ja sen käyttö tiedonsiirtoon

• Verkkokerros– reititys– IPv6

• Kuljetuskerros– TCP:n eri versiot ja niiden suorituskyky

• Istuntokerros

• Esitystapakerros

• Sovelluskerros

Sovelluskerros

Kuljetuskerros

Fyysinen

kerros

Fyysinen

kerros

Linkkik.

Verkkok. Verkkok.

Linkkik.

(Session) (Session)

(Present.) (Present.)

HTTP,SMTP,

HTTP,SMTP,

TCP,UDP TCP, UDP

IP IP

PPP PPP Ethernet

Ethernet

IP

Kerrosmalli

Sovellusprotokolla

Kuljetuskerros

Fyysinen

kerros

Fyysinen

kerros

Linkkik.

Verkkok. Verkkok.

Linkkik.

HTTP HTTP

TCP,UDP TCP, UDP

IP IP

PPP PPP Ethernet

Ethernet

IP

GET(verkkosivu)

RESPONSE(verkkosivu)

asiakas palvelin

Kerrosmalli

kerros n+1 kerros n+1

Kone A Kone B

kerros n kerros n

kerros n-1kerros n-1

n+1 -kerroksen protokollaviestit= n+1 -PDU:T

n-1 -kerroksen protokollaviestit= n-1 -PDU:T

n-kerroksen protokollaviestit = n-PDU:T

palveluprimitiivit

palveluprimitiivit

palveluprimitiivit

palveluprimitiivit

N-kerroksen palvelutN+1-kerros N+1-kerros

Connect.requestConnect.indication

Connect.responseConnect.confirm

Data.request

Data.indication

Vahvistamaton palvelu

N-PDU:t

Vahvistettu palvelu

Palveluprimitiivit

OSI-kerrosmalli

kerros n+1

n+1 -PDU:T N-IDU

kerros n

N-ICI N-SDU

N-ICI N-SDU

N-1-ICI N-SDUN-1-SDU

N-1-IDU n-PDU

SAP = Service Access Point

M

H4 M1 H4 M2

H3 H4 M1 H4 M2

H2 H3 H4 M1 H2 H4 M2

H1 H2 H3 H4 H1 M1 H2 H4

H1 M2

Kerros 5

4

3

2

1

Esimerkki sanoman M lähettämisestä 5-kerroksisessa protokollapinossa.

Huom! Kukin kerros näkee vain oman otsakkeensa.

Loppu on dataa.

M1 M2

H4 M1 H4 M2

H4 M1 H4 M2

Kerros 5

4

3

2

1

Esimerkki sanoman M vastaanottamisesta 5-kerroksisessa protokollapinossa

H2 H3 H4 H2 H4

H1 H2 H3 H4 H1 M1 H2 H4

H1 M2

M1 M2

H3

Verkkosivun haku

HTTP HTTPGET(URL)

RESPONSE(kokeet/lkokeetkev01.html )

selain palvelinkone

TCP,UDPTCP,UDP

IP

http://www.cs.Helsinki.FI/kokeet/lkokeetkev01.html

IP

Selain selvittää palvelinkoneen IP-osoitteen ja muodostaa tähän koneeseen TCP-yhteyden .

TCP-yhteyttä käyttäen selain lähettää GET-pyynnön ja saa vastaukseksi halutun sivun, jonka se sitten voi näyttää käyttäjälleen.

Sovelluskerros

HTTP HTTP

GET(URL)

RESPONSE(kokeet/lkokeetkev01.html )

selain palvelin: www.cs.Helsinki.FI

TCP

TCP-yhteyttä käyttäen selain lähettää GET-pyynnön ja saa vastaukseksi halutun sivun, jonka se sitten voi näyttää käyttäjälleen.

(yhteydellinen, luotettava yhteys)

Resolver

DomainNameServer(local)

Query(www.cs.Helsinki.FI)

Response(128.214.4.29 )

UDP

Resolver lähettää UDP-tietosähkeenä kyselyn paikallliselle DNS:lle ( ja tarvittaessa muillekin) ja palauttaa saamansa IP-osoitteen selaimelle.

(yhteydetön, epäluotettava yhteys)

Miten selain selvittää palvelinkoneen IP-osoitteen?

IP-osoite = verkko-osoite + koneosoite

Selain kutsuu kirjasto-ohjelmaa Resolver

128.214.4.114

DNS (Domain Name System)

• domain-nimet (aluenimet)– hierarkiset, yksikäsitteiset nimet

• int, com, edu, gov, mil, org, net

• maakoodit: fi, se uk, us, jp, …

• alueen sisällä yksikäsitteiset nimet: alialueet, koneet

• hajautettu nimihakemisto– domain-nimien ja sähköpostiosoitteiden

muuttamiseksi IP-osoitteiksi– resurssitietueet (resource record)

• IP-osoite, IP-alias, sähköpostin välittäjä, ...

Selain128.214.4.29

kuuntelee porttia80

www-palvelin

CONNECT(128.214.29, 80)

SEND (data)

RECEIVE(data)

Miten selain muodostaa TCP- tai UDP-yhteyden?

TCP-osoite = IP-osoite + porttinumero ( tässä 80)

Selain käyttää palveluprimitiivejä

SOCKET

Connection Request

TCP TCP

Connection AcceptTCP-PDU:ita

verkkokerros (IP)

Selain128.214.4.29

kuuntelee porttia80

www-palvelin

CONNECT(128.214.29, 80)

SEND (data)

RECEIVE(data)

Miten selain muodostaa TCP- tai UDP-yhteyden?

Selain käyttää palveluprimitiivejä

SOCKET

Connection Request

TCP TCP

Connection AcceptTCP-PDU:ita

verkkokerros (IP)

SOCKET (osoiteformaatti, palvelutyyppi, protokolla) palauttaa tiedostokuvaajan = pistokkeen osoitteenBIND (80) antaa pistokkeelle osoitteen (tässä portti 80)LISTEN(jonon pituus) halukas ottamaan vastaan palvelupyyntöjäACCEPT lukkiutuu odottamaan palvelupyyntöjä

Kun yhteyspyyntö -TPDU tulee, niin kuljetusolio luo uuden pistokkeen, jolla on samanlaiset ominaisuudet, ja palauttaa sen tiedostokuvaajan. Palvelin voi nyt luoda uuden prosessin tätä yhteyttä palvelemaan (= SEND, RECEIVE, CLOSE)ja jäädä itse odottamaan seuraavaa yhteydenmuodostuspyyntöä.

PALVELIMEN TOIMINTA

SOCKET (osoiteformaatti, palvelutyyppi, protokolla) palauttaa tiedostokuvaajan = pistokkeen osoitteen

CONNECT lukitsee asiakkaan odotustilaan ja aloittaa yhteyden muodostuksen

Kun yhteys on kunnossa, asiakasprosessi vapautetaan ja TCP-yhteys on valmis. Kumpikin puoli voi lähettää (SEND) ja vastaanottaa (RECEIVE) dataa.

Asiakkaan toimenpiteet

TCP-kuljetuspalveluselain palvelin: www.cs.Helsinki.FI

SOCKET

CONNECT

SEND(QUERY)

SEND (response)RECEIVE

TCP

PDUt

SOCKET

BIND

LISTEN

ACCEPT

RECEIVE

Uusi pistoke yhteyttä varten

Connreq

Connack

Data

Data

Kuljetuspalvelun toteuttaminen

HTTP HTTPGET(URL)

RESPONSE(page )

selain palvelinkone

TCPTCP

IP-kerroksen palvelut (eivät ole luotettavat)

Luotettava kuljetuspalvelu

TCP-kerroksen täytyy toteuttaa itse luotettava kuljetuspalvelu epäluotettavan IP-kerroksen päälle!

IPv6

• IPv4:n osoitteet loppuvat– isompi osoitekenttä

• Next Generation IP– muita parannuksia

• tehokkuus

• muuttunut käyttöympäristö

• uudet käyttötarpeet

• käyttökokemus

IP-kerroksen epäluotettavuus• TPC-PDU eli segmentti

– katoaa kokonaan tai vain osa tulee perille• virheellinen osoite, reitittimen tai vastaanottajan puskurit täynnä,

– vääristyä• ei datan virhetarkistuksia

– saapua väärässä järjestyksessä• pakettiverkko, jossa eri paketit kulkevat eri kautta

– viipyä hyvinkin pitkään matkalla• vikaantunut reititin

TCP-kerroksen tehtävät• Huomata virheet ja toipua niistä

– järjestysnumerot segmenteille (tavunumerointi)– tarkistussumma– kuittaukset ja uudelleenlähetykset– uudelleenlähetysajastin – vuonvalvontamekanismi– ruuhkanvalvontamekanismi– kolminkertainen kättely

• yhteyden muodostuksessa että yhteyden purussa

Yhteydellinen kuljetuspalvelu

TCPTCP

IP-kerroksen palvelut (eivät ole luotettavat)

Yhteydenmuodostus

Datansiirto

Yhteydenpurku

Yhteydellinen kuljetuspalvelu

TCPTCP

IP-kerroksen palvelut

CONNECT REQUEST

CONNECT ACK

DISCONNECT

DATA

DATA

DATA

DISCONNECT

TCP-otsakkeen kentät

Source port Destination port

Sequence number

Acknowledgement number

Window size

Urgent pointerChecksum

Options (0 or more 32 bit words)

Data (optional)

U A P R S FR C S S Y IG K H T N N

TCPhead.length

Checksum

Window size

SYN =1, ACK=0, SEQ = X

SYN =1, ACK=1, Acknro =x+1, SEQ = y

ACK=1, Acknro = y+1, SEQ=x+1, data

ACK=1, Acknro = x+2, SEQ=y+1, data

ACK=1, Acknro = x+2, SEQ=y+2, data

FIN=1, ACK=1, Acknro= x+2, SEQ=y+3

FIN=1, ACK=1, Acknro=y+4, SEQ=X+2

TCP-SEGMENTIT

A: 0 verkko-os. koneosoite

B: 10 verkko-osoite koneosoite

C: 110 verkko-osoite koneos.

D: 1110 monilähetysosoite

E: 11110 varatttu tulevaan käyttöön

IP-osoitteiden muodot

0 8 16 24 31

Version Type of Service Datagram Length (bytes)

Header Length

16-bit Identifier