1 / 67

11. Átviteli réteg

11. Átviteli réteg. Dr. Bilicki Vilmos Szoftverfejlesztés Tanszék. Tartalom. ACL TCP/IP szállítási réteg Bevezető Viszony felépítés, menedzselés, befejezés Három fázisú kézfogás DOS TCP szegmens UDP szegmens Torlódás vezérlés Ablakozás Tachoe Reno Vegas

jagger
Download Presentation

11. Átviteli réteg

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 11. Átviteli réteg Dr. Bilicki Vilmos Szoftverfejlesztés Tanszék

  2. Számítógép Hálózatok Tartalom • ACL • TCP/IP szállítási réteg • Bevezető • Viszony felépítés, menedzselés, befejezés • Három fázisú kézfogás • DOS • TCP szegmens • UDP szegmens • Torlódás vezérlés • Ablakozás • Tachoe • Reno • Vegas • Várakozási sor menedzselő algoritmusok • FIFO • RED • WRED • NAT • QoS

  3. Számítógép Hálózatok Források • TCP/UDP • CCNA1 11 • CCNA2 10 • CCNP3 8 • CCNP1 1 • TCP : http://www.hep.ucl.ac.uk/~ytl/tcpip/background/tahoe-reno.html • NAT • STUN - Simple Traversal of User Datagram Protocol (UDP)Through Network Address Translators(NATs)http://www.faqs.org/rfcs/rfc3489.html • http://www.faqs.org/rfcs/rfc3027.html • Traditional IP Network Address Translator (Traditional NAT)http://www.faqs.org/rfcs/rfc3022.html • The IP Network Address Translator (NAT)http://www.faqs.org/rfcs/rfc1631.html • QoS • http://www.cs.huji.ac.il/course/2005/com1/Presentations/Lessons/qos.pdf • http://www.cs.cmu.edu/afs/cs/academic/class/15441f01/www/lectures/lecture22.ppt

  4. Számítógép Hálózatok Bevezető • IP • Legjobb szándék szerinti továbbítás • Csomag vesztés • Sorrend csere • Aggregálás (1000 -> 10) • Torlódás • Egy csomópont-egy cím (SNAP !) • Több processz is futhat egy csomóponton • Megoldások: • TCP • Transmission Control Protocol • UDP • Unacknowledged Transport Protocol

  5. Számítógép Hálózatok Miért kell torlódás vezérlés • 1986 októbere, az Internet első torlódásos összeomlása • Berkeley – LBL • 400 jard, 3 ugrás, 32 kbps • Az átvitel 1000-ed részére csökkent: 40 bps • 1988 Van Jacobson: TCP torlódás vezérlés • Ablakozó mechanizmus ACK segítségével • Vég-Vég

  6. Számítógép Hálózatok Transmission Control Protocol - TCP • Egyszerű, robosztus • Tulajdonságai: • Vég-Vég vezérlés • Viszony kezelés • Sorrendhelyes átvitel • Torlódás vezérlés

  7. Számítógép Hálózatok TCP szegmens formátum

  8. Számítógép Hálózatok UDP szegmens formátum

  9. Számítógép Hálózatok Portok • 1024 alatt jól ismert portok • 1024 fölött dinamikus

  10. Számítógép Hálózatok TCP viszony felépítés • Három fázisú kézfogás • Szekvencia számok?

  11. Számítógép Hálózatok TCP ablakozás • A sávszélesség adott • Az átlagsebességet kell belőni

  12. Számítógép Hálózatok TCP Torlódás Vezérlés • Ablak alapú vég-vég folyam vezérlés, a cél ACK csomaggal nyugtáz minden rendesen megérkezett csomagot. A forrás ezek hatására megnöveli az ablakot

  13. Számítógép Hálózatok TCP torlódás vezérlés • Vég-Vég • Tachoe (Jacobson 1988) • Slow start • Congestion avoidance • Fast retransmit • Reno (Jacobson 1990) • Fast recovery • Vegas (Bramko&Peterson 1994) • Új torlódás elkerülő algoritmus • Köztes csomópontok • RED (Floyd&Jacobson 1993) • REM (Athuraliya&Low 2000) • …

  14. Számítógép Hálózatok Tachoe • Slow start • cwnd = 1, cwnd = cwnd + 1 • cwnd < sstresh

  15. Számítógép Hálózatok Tachoe • Congestionavoidance • cwnd >= sstersh • cwnd = cwnd + 1/cwnd

  16. Számítógép Hálózatok Tachoe • Csomag vesztés • A torlódás jelének tekinti • Duplikált ACK

  17. Számítógép Hálózatok Tachoe • Fast retransmit • A 3 ACK után mindjárt küldi • flightsize = min(awnd, cwnd) • sstersh = max(flightsize/2,2) • Slow start cwnd = 1

  18. Számítógép Hálózatok TCP reno

  19. Számítógép Hálózatok TCP Vegas

  20. Számítógép Hálózatok Denial of Service

  21. Számítógép Hálózatok NAT • IP címek kimerülőben vannak • Cím újrahasznosítás • DHCP • Network Address Translation • RFC 1631(1994 – rövid távú megoldás!) • A csonk tartományokban a klienseknek csak nagyon kis része folytat kommunikációt a külvilággal (ez ma már nem feltétlenül igaz!) • Belül privát cím tartomány • Kívül publikus cím tartomány • A TCP csomag fejlécében módosítani kell az ellenőrző összeget • Egyes protokolloknál le ki kell cserélni a címeket • A többit majd meglátjuk

  22. Számítógép Hálózatok Port Address Translation • IP/port – IP/port • Elnevezések: • Cisco – Port Address Translation • Network Address and Port Translation NAPT • IP masquerading • IP overloading

  23. Számítógép Hálózatok NAT TCP Terhelés elosztás • Több különböző szerver ugyanazon az IP címen van meghirdetve • A NAT ezek között különböző algoritmus szerint osztja a forgalmat (replikált szerverek) • Hasonlít a DNS megoldáshoz csak jobb mert a host gyorstárazhatja a DNS bejegyzést • Csak az új TCP kapcsolatokra érvényes • Nem robosztus (a NAT nem tudja melyik szerver működok és melyik nem…)

  24. Számítógép Hálózatok NAT és Virtuális Szerverek • Több különböző szervert/szolgáltatást tud egy címen kiajánlani

  25. Számítógép Hálózatok NAT • Az Internetet független cím adminisztrációs zónákra osztja • Az Internet sikere egyszerűségében rejlik • Vég-Vég (egyes funkciók csak a végpontokon végezhetőek el) • Nincs kapcsolatonkénti információ (állapotmentes) • Csak a végpontok menedzselnek állapotot (skálázható) • Az új alkalmazások minden további nélkül használhatóak • A NAT ellentmond ezeknek az elveknek • Ha a NAT kiesik miden megszűnik • Ha újraindul, minden elveszik • A tűzfal is ellentmond, de az azért mert ez a feladata

  26. Számítógép Hálózatok A NAT előnyei • Az IP cím kiosztás független a szolgáltatótól (szolgáltató váltás) • Sokkal nagyobb cím tartományunk van mint amekkorát kaphatnánk • Csak az aktív csomópontoknak kell külső IP cím • A csomagszűrő tűzfalakhoz hasonlóan semmit sem enged be ami nincs megengedve

  27. Számítógép Hálózatok Problémák a NAT-tal • Nem illik az Internet flexibilis vég-vég modelljébe • Adott protokollokat ellehetetlenít • Egy meghibásodási pont • A Multihoming-ot megnehezíti • A Privát címek használata cég egyesüléseknél ,VPN-nél problémát okozhat • A NATP, RSIP problémákat okozhat a publikus szolgáltatások esetén • A beágyazott IP címet hordozó protokollok problémásak • Hamis biztonság érzetét keltheti

  28. Számítógép Hálózatok Tipikus NAT variációk • Teljes terelő (FullCone) • Minden kérésnél a belső cím/port ugyanarra a külső cím/port-ra van kötve • Külső host a külső címre küldve tud a belsővel kommunikálni • Szabályozott terelő (RestrictedCone) • Ugyanaz mint az előző, csak a külső alkalmazás csak akkor tud a belsővel kapcsolatba lépni, ha a belső ezt kezdeményezi • Port szabályozott terelő (Port RestrictedCone) • Ugyanaz mint az előző, csak portokra is vonatkozik • Szimmetrikus • A külső címzettől függő cím hozzárendelés • Csak a csomagot megkapó külső címzett tud UDP választ küldeni

  29. Számítógép Hálózatok QoS Motiváció • Az Internet jelenleg csak egy szolgáltatás osztályt támogat: “best-effort” szolgáltatás. • Nincs belépés korlátozás és biztosíték sem a kézbesítésre • A jelenlegi alkalmazások elasztikusak. • Tolerálják a csomagvesztést és késleltetést • Alkalmazkodnak a torlódásokhoz • A jövőbeli (Jelenbeli) valós idejű alkalmazások nem lesznek elasztikusak • Mit módosítsunk az alkalmazásokat vagy az Internetet?

  30. Számítógép Hálózatok Alkalmazás típusok • Elasztikus alkalmazások • Gyorsabb-jobb de elviselik a rossz körülményeket is • Pl.: FTP • Folyamatos média alkalmazások • Alsó és felső korlát az elfogadható teljesítményre • Időnként tudnak alkalmazkodni a megváltozó körülményekhez ”tolerant real time” • Pl.: a videó keret sebesség változtatásával • “Network-aware” alkalmazások • Szigorúan valós idejű alkalmazások • Szigorú követelmények – “intolerant real-time” • Pl.: vezérlő alkalmazások

  31. Számítógép Hálózatok A QOS javítása IP hálózatokban • IETF csoportok dolgoznak néhány javaslaton ajobb QOS vezérlés érdekében az IP hálózatokon • RSVP, Differentiated Services, és Integrated Services.

  32. Számítógép Hálózatok Áttekintés • A QoS alapjai • Integrated Services (Intserv) • Differentiated Services (Diffserv) • Resource ReSerVation Protocol (RSVP)

  33. Számítógép Hálózatok A QOS garanciák szabályai • Egyszerű modell a torlódás tanulmányozására (“Súlyzó Topológia”):

  34. Számítógép Hálózatok A QOS garanciák szabályai • Telefon alkalmazás 1Mbps és egy FTP alkalmazás osztozik a 1.5 Mbps vonalon. • Az FTP burst-ök torlódásokat okozhatnak, az audió csomagokat eldobhatja a forgalomirányító • Az audió-nak szeretnénk prioritást adni az FTP-vel szemben. • Első szabály: A csomagok megjelölése és egy forgalomirányító oldali szabály kell a különböző csomagok különböző kezeléséhez

  35. Számítógép Hálózatok A QOS garanciák szabályai • Helytelenül viselkedő alkalmazás (az audio nagyobb sebességgel küldi a csomagokat mint 1Mbps). • Második szabály: biztosítsunk védelmet az egyes forgalmi osztályoknak egymás ellen (isolation). • Szabály mechanizmusok mellyel biztosítható a források szabálykövető megtartása (sávszélesség); • A széleken kell a jelölésnek és a szabály kényszerítésnek megtörténnie:

  36. Számítógép Hálózatok A QOS garanciák szabályai • A megjelölés és szabály kényszerítés alternatívája: minden alkalmazás folyam részére egy savszélesség rész lesz lefoglalva. Ez nem vezet hatékony sávszélesség kihasználáshoz. • Harmadik szabály: Az izoláció mellett törekedni kell a hatékony erőforrás kihasználásra is.

  37. Számítógép Hálózatok A QOS garanciák szabályai • A fizikai kapacitáson túl nem lehet folyamokat kiszolgálni • Negyedik szabály: Kell egy hívás engedélyező folyamat; az alkalmazás deklarálja az igényeit a hálózat meg megmondja, hogy tudja-e teljesíteni .

  38. Számítógép Hálózatok Összefoglaló

  39. Számítógép Hálózatok Internet QoS rövid története • Komoly kutatása 80-as évek végén és a 90-es évek elején. • Telekommunikációs szemlélet. • ATM QoS és az Integrated szolgáltatások ezen alapultak. • Folyamonkénti, szigorú QoS. • Az utolsó 5 évben a fókusz a Differenciált szolgáltatások irányába tolódott • A fókusz a QoS folyam aggregátumok irányába tolódott. Pl.: egy felhasználó összes folyama

  40. Számítógép Hálózatok Csomag időzítés • Fifo • Prioritásos • Round Robin • Súlyozott Round Robin

  41. Számítógép Hálózatok Szabály mechanizmusok Cél:korlátozzuk a forgalmat, hogy ne haladja meg a definiált paramétereket Három gyakori kritérium: • (Hosszú idejű) Átlagos sebesség:hány csomag küldhető idő egységenként (hosszú idő alatt) • Fontos kérdés: mi az időtartam hossz: 100 csomag 6 másodperc vagy 6000 csomag percenként! • Csúcs sebesség:pl., 6000 pkts per min. (ppm) avg.; 1500 ppm peak rate • (Max.) Burst Size: max. csomag szünet nélkül

  42. Számítógép Hálózatok Szabály mechanizmusok Token Bucket: Burst Size,Average Rate. • A kosár b zsetont tartalmaz • r token/secsebességgel gyártódnak amíg tele nem lesz a kosár

  43. Számítógép Hálózatok IETF Intserv • per-flow/ folyam alapú QoS. • Specifikus alkalmazásokat támogat: videó folyam • Matematikai garanciákon alapul • Problémák: • Komplexitás • Skálázhatóság • Üzleti modell • Díj számítás

  44. Számítógép Hálózatok Az Integrált Szolgáltatások elemei • A szolgáltatás modell • Mit igér a hálózat? • Szolgáltatás interfész • Hogyan mondja meg az alkalmazás, hogy mit szeretne? • Csomag ütemezés • Hogyan elégíti ki a hálózat az igényeket? • A garancia biztosítása • Hogyan kommunikálják le az ígéretet? • Hogyan menedzseli az új alkalmazások belépését?

  45. Számítógép Hálózatok Szolgáltatás modell • A hálózat adat folyamokat támogatna különböző QoS-sel • Best effort • Prediktív vagy differenciált szolgáltatás • Szigorú garanciák (real-time) • A szolgáltatások halmaza melyet egy hálózat támogat a szolgáltatás modell • Modell mely segítségével szolgáltatást lehet választani • Pl.: ár/teljesítmény

  46. Számítógép Hálózatok Szolgáltatás modellek • Garantált szolgáltatás • Szigorú valós idejű szolgáltatások • A felhasználó definiálja a forgalom karakterisztikáját és a szolgáltatás igényeket • Minden forgalomirányítónál erőforrás foglalás vezérlés • Matematikailag garantálja a sávszélességet, a késleltetést és a jittert • Kontrolált terhelés. • Az alkalmazások alkalmazkodnak a körülményekhez egy teljesítmény ablakban • A felhasználó definiálja a forgalom karakterisztikáját és a szolgáltatás igényeket • Minden forgalomirányítónál erőforrás foglalás vezérlés • A garancia nem olyan erős mint az előzőben • pl., mérés alapú belépés engedélyezés • Legjobb szándék szerinti

  47. Számítógép Hálózatok Szolgáltatás interfész • A viszonyban definiálni kell a QoS paramétereket és a forgalom karakterisztikáját • R-spec: a QoS igény (pl:sebesség r) • T-spec: az adó forgalom karakterisztikáját specifikálja • Jelzés protokoll szükséges az R és T specifikáció átvitelére: • RSVP

  48. Számítógép Hálózatok Engedélyezés • A forgalomirányítók a T és az R specifikáció alapján eldöntik, hogy tudják-e vállalni az új folyamot

  49. Erőforrás lefoglalás Hívás felépítés, jelzés (RSVP) forgalom, QoS deklarálás elemenkénti engedélyezés Számítógép Hálózatok • QoS-sensitive scheduling (e.g., WFQ) Intserv: QoS request/ reply

  50. Számítógép Hálózatok Differenciált Szolgáltatások • Megpróbálja kiküszöbölni az alábbi hiányosságokat: • Skálázhatóság: nagy sebességű hálózatoknál, nagy mennyiségű folyam esetén a forgalomirányítókon nem nagyon jó állapotot karbantartani • Flexibilis Szerviz Modellek: Az Intserv-nek csak két modellje volt; több relatív osztályt kell definiálni (Platinum, Gold, Silver, …) • Egyszerűbb jelzés: (mint az RSVP) sokan csak egy minőségi jellemzőt szeretnének meghatározni

More Related