Prvo poglavlje Uvod

1. Prvo poglavljeUvod

2. Naš cilj: dobiti “osećaj” i terminologiju "dublje", detaljnije pristup: korisćenje Internet-a kao primer Pregled: šta je Internet šta je protokol? mrežne grane jezgro mreže pristup mreži, fizički medijumi Internet/ISP struktura karakteristike: gubici, kašnjenja protokol slojevi, modeli servisa mrežno modelovanje Poglavlje 1: Uvod

3. Mapa poglavlja 1 1.1 Šta je Internet? 1.2Mrežna grana 1.3Jezgro mreže 1.4 Mrežni pristup i fizički medijum 1.5Struktura Internet-a i ISPs 1.6Kašnjenje & gubiciu paketno-komutiranim mrežama 1.7Slojevi protokola, modeli servisa 1.8Istorijski pregled

4. milioni povezanih računarskih uređaja: hosts = krajevi sistema izvođenjemrežne aplikacije komunikacioni linkovi optika, bakar, radio, satelit brzina prenosa = širina opsega ruteri:prosleđivanje paketa (gomila podataka) protokoli:kontrolišu slanje, prijemporuka TCP, IP, HTTP, FTP, PPP Internet: “mreža svih mreža” slaba hijerarhija javni Internet protiv privatnog intranet-a Internet standardi RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering Task Force router workstation server mobile local ISP regional ISP company network Šta je Internet:

5. “Cool” internet appliances Web-enabled toaster + weather forecaster IP picture frame http://www.ceiva.com/ World’s smallest web server http://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html Internet phones

6. komunikacijeinfrastrukturaomogućuje distribuirane aplikacije: Web, e-mail, video igre, e-poslovanje, deljenje fajlova komunikacioni servisi obezbeđeni aplikacijama: Bez uspostavljanja konekcije nepouzdani servisi Konekciono-orijentisani pouzdani servisi Šta je Internet: pogled pružanja servisa

7. Ljudski protokoli: “Koliko je sati?” “da vas pitam” upoznavanja … specifične poruke poslate … specifične aktivnosti preduzete kada se poruke prime, ili drugi događaji Mrežni protokoli: mašine pre ljudi protokoli upravljaju svim aktivnostima prilikom komunikacija na Internet-u Šta je protokol? protokoli definišu format iredosled poruka poslatih i primljenih između mrežnih entiteta kao i akcije preduzete pri transmisiji i prijemu poruka

8. Ljudski protokol i protokol računarskih mreža: TCP connection response Get http://www.awl.com/kurose-ross Got the time? 2:00 <file> time Šta je protokol? Hi TCP connection req Hi Q:Drugi ljudski protokoli?

9. Poglavlje 1: mapa 1.1 Šta je Internet? 1.2 Mrežna grana (kraj, ivica) 1.3Jezgro mreže 1.4 Mrežni pristup i fizički medijum 1.5Struktura Internet-a i ISPs 1.6Kašnjenje & gubiciu paketno-komutiranim mrežama 1.7Slojevi protokola, modeli servisa 1.8Istorijski pregled

10. mrežna grana (kraj mreže, ivica):aplikacije i host-računari jezgro mreže: ruteri mreža mreža pristup mrežama, fizički mediji:komunikacioni linkovi Detaljnije razmatranje mrežne strukture

11. krajevi sistema (host-ovi): izvode aplikacione programe Web, email na “grani-ivici mreže” klijent/server model klijent host zahteva, prima servis uvek od servera Web browser/server; email client/server peer-peer model: minimalno (ili nikakvo) korišćenje posvećenih servera npr. Skype, Gnutella, KaZaA Mrežna grana:

12. Cilj: transfer podatakaizmeđu krajeva sistema handshaking (rukovanje):postavljanje (priprema)transferapodataka unapred Hello, hello back ljudski protokol postavljamo "stanje” nadva komunikaciona host-a TCP - Transmission Control Protocol (protokol kontrole prenosa) Konekciono-orijentisani servis na Internet-u TCP servis[RFC 793] pouzdan, transfer uređenih bajtova toka podataka gubitak: potvrde i ponovna transmisija kontrola toka: pošiljalac neće da preoptereti primaoca kontrola zakrčenosti -zagušenja: pošiljaoci “usporavaju brzinu slanja” kada je mreža zakrčena Mrežna grana: konekciono-orijentisani servis

13. Cilj: transfer podataka između sistema isto kao ranije! UDP - User Datagram Protocol (protokol korisničkog datagrama) [RFC 768]: bez uspostavljanja konekcije nepouzdan transfer podataka nema kontrole toka nema kontrole zakrčenosti Aplikacije koje koriste TCP: HTTP (Web), FTP (file transfer), Telnet (remote login), SMTP (email) Aplikacije koje koriste UDP: mediji koji koriste tokove podataka, telekonferensing, DNS, telefoniranje preko Internet-a Mrežna grana: servis bez uspostavljanja konekcije

14. Poglavlje 1: mapa 1.1 Šta je Internet? 1.2Mrežna grana 1.3 Jezgro mreže 1.4 Mrežni pristup i fizički medijum 1.5Struktura Internet-a i ISPs 1.6Kašnjenje & gubiciu paketno-komutiranim mrežama 1.7Slojevi protokola, modeli servisa 1.8Istorijski pregled

15. mreža međusobno povezanih rutera osnovno pitanje:kako se prenose podaci kroz mrežu? komutiranje kanala:posvećeno kolo-kanal za poziv: telefonska mreža komutiranje paketa:podaci poslati kroz mrežu u diskretnim "komadima” - paketima Jezgro mreže

16. Krajnji resursi rezervisani za "poziv" propusni opseg linka, kapacitet komutatora posvećeni resursi: bez deljenja garantovane performanse zahteva se setup poziva Jezgro mreže: komutiranje kanala

17. mrežni resursi (tj. širina opsega) podeljeni na “komade” delovi alocirani pozivima deo resursa je besposlenako nije korišćen od vlasnika poziva (nema deljenja) Jezgro mreže: komutiranje kanala • podela širine opsega na “delove” • frekventna podela (frequency division - FD) • vremenska podela (time division -TD)

18. Example: 4 users FDM frequency time TDM frequency time Komutiranje kanala : FDM i TDM

19. svaki tok podataka od kraja do kraja podeljen je na pakete paketi korisnika A, B delemrežne resurse svaki paket koristi punu širinu opsega linka resursi se koriste po potrebi Podela širine opsega na “delove” Posvećena alokacija Rezervacija resursa Jezgro mreže: komutiranje paketa "sukob" oko resursa: • ukupni zahtevi za resursima mogu da premaše količinu koja je na raspolaganju • "sukob": paketi u redu, čekaju na korišćenje linka • uskladišti i prosledi: paketi se kreću po jedan skoku jednom trenutku • Čvor (switch) prima kompletan paket pre nego što ga prosledi

20. Niz A & B paketa nema fiksni šablon, deljenje na zahtev statističko multipleksiranje. TDM: svaki host dobija isti slot in revolving ("koji se okreće")TDM frejm-u. D E Komutiranje paketa: Statističko multipleksiranje 10 Mb/s Ethernet C A statističko multipleksiranje 1.5 Mb/s B queue of packets waiting for output link

21. Pretpostavimo: 1 Mb/s link se deli svaki korisnik: 100 kb/s kada je “aktivan” aktivan je samo 10% vremena komutiranje kanala: 10 korisnika (1Mbps/100kbps) komutiranje paketa: sa 35 korisnika, verovatnoća da ima > 10 istovremeno aktivnih korisnika je manja od 0.0004 Komutiranje paketa dozvoljava da više korisnika koristi mrežu! Poređenje komutiranja paketa i komutiranja kanala N users 1 Mbps link

22. Komutiranje paketa alocira link na zahtev - statističko multipleksiranje Dobroje za bursty podatke deljenje resursa jednostavnije, nema setup poziva Prekomerni "sukob-takmičenje":kašnjenje paketa i gubici protokoli potrebni za pouzdani prenos podataka, kontrola sukoba Q: Kako obezbediti ponašanje slično komutiranju kanala? garantovana širina opsega za potrebe audio/video aplikacija Da li je komutiranje paketa “bolje” Poređenje komutiranja paketa i kola za komutiranje

23. Treba L/R sekundi za prenos (izbacivanje) paketa veličine L bit-ova na link brzine R bps Ceo paket mora da stigne na switch pre nego što može biti prenešen na sledeći link: uskladišti i prosledi kašnjenje = 3L/R (pretpostavljajući da je kašnjenje usled prostiranja jednako 0) Primer: L = 7.5 Mbits R = 1.5 Mbps delay = 15 sec L R R R Komutiranje paketa: uskladišti-i-prosledi

24. Cilj:prebaciti pakete kroz rutere od izvora do odredišta proučićemo nekoliko algoritama selekcije putanje (tj. ruting ili rauting) (poglavlje 4) datagram mreže: odredišna adresau paketu određuje sledeći skok putanje-rute mogu da se menjaju za vreme sesije analogija: vožnja, pitanjau vezi pravca kretanja ne održavaju informacije o stanju-konekcija na switch-evima mreže sa virtuelnim kolom: svaki paket nosi tag-etiketu (ID virtuelnog kola - broj), tag određuje sledeći skok fiksna putanja određena u call setup time, ostaje potpuno fiksirana X.25, ATM ruteri održavaju stanje po pozivu Mreže sa komutiranim paketima

25. Mreže sa komutiranim paketima Mreže sa komutiranim kanalima FDM TDM Datagram mreže Mreže sa virtualnim kolom -VC Mrežna taksonomija Telekomunikacione mreže • Datagram mreža nije ni "konekciono orijentisana" mreža, ni mreža "bez • uspostavljanja konekcije" • Internet obezbeđuje aplikacijama i konekciono orijentisani(TCP) i • servis bez uspostavljanja konekcije (UDP).

26. Mapa poglavlja 1 1.1 Šta je Internet? 1.2Mrežna grana 1.3Jezgro mreže 1.4 Mrežni pristup i fizički medijum 1.5Struktura Internet-a i ISPs 1.6Kašnjenje & gubiciu paketno-komutiranim mrežama 1.7Slojevi protokola, modeli servisa 1.8Istorijski pregled

27. Q: Kako povezati krajeve sistema sa granom u kojoj je ruter? pristup mrežama iz stanova pristup mrežamaiz institucija (škola, kompanija) mobilni pristup mrežama Treba voditi računa o: širini opsega (broj bit-ova u sekundi) pristupne mreže? deljenju ili posvećenju? Pristup mrežama i fizički mediji

28. Dialup preko modema do 56Kbps direktan pristup router-u (često manje) Ne može da se surf-ujei telefonira u isto vreme: ne može biti“always on” Pristup mestu stanovanja: point to point pristup • ADSL: asimetrični digitalni pretplatničkivod (linija) • do 1 Mbps upstream (danas tipično < 256 kbps) • do 8 Mbps downstream(danas tipično < 1 Mbps) • DSL koristi FDM: 50 kHz - 1 MHz za downstream 4 kHz - 50 kHz za upstream 0 kHz - 4 kHz za običan telefon (dvosmerni kanal)

29. HFC: hybrid fiber coax asimetrični: do 30Mbps downstream, 2 Mbps upstream mrežakablovai optike pridružuje-spaja stanove na ISP router stanovi dele pristup router-u razvoj: iskoristljiv preko kablovske TV Pristup iz stana: kablovski modemi

30. Pristup iz stana: kablovski modemi Diagram: http://www.cabledatacomnews.com/cmic/diagram.html

31. Arhitektura kablovske mreže: Pregled Tipičnood 500 do 5,000 domova cable headend home cable distribution network (simplified)

32. Arhitektura kablovske mreže: Pregled cable headend home cable distribution network (simplified)

33. server(s) Arhitektura kablovske mreže: Pregled cable headend home cable distribution network

34. C O N T R O L D A T A D A T A V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O 5 6 7 8 9 1 2 3 4 Channels Arhitektura kablovske mreže: Pregled FDM: cable headend home cable distribution network

35. kompanijska/univerzitetskalokalna mreža (LAN) povezuje kraj sistema na edge router Ethernet: deljeni ili posvećeni link povezuje kraj sistema i router 10 Mbs, 100Mbps, GigabitEthernet LANs: peto poglavlje Pristup iz kompanija: lokalne mreže

36. deljenibežičnipristupmreži povezuje kraj sistema na router preko bazne stanice “access point-a” (pristupne tačke) bežične LAN mreže: 802.11b/g (WiFi): 11 ili 54 Mbps wide-area bežični pristup obezbeđen preko telco operater-a treća generacija 3G ~ 384 kbps GPRS u Evropi router base station mobile hosts Bežični pristup mrežama

37. Komponente tipične mreže u kući: ADSL ili kablovski modem router/firewall/NAT Ethernet wireless access point Mreže u kućama wireless laptops to/from cable headend cable modem router/ firewall wireless access point Ethernet

38. Bit: se prostireizmeđu parova predajnik/prijemnik fizički link:šta leži između predajnika & prijemnika "vođeni" mediji (mediji sa vođenim talasima): signali se prostiru u čvrstim medijima: bakar, optička vlakna-fiber, koaksijalni kabl "nevođeni" mediji: signali se prostiru slobodno, tj. radio talasima Upredene parice (Twisted Pair TP) dve izolovane bakarne žice Kategorija 3: tradicionalne telefonske žice, 10 Mbps Ethernet Kategorija 5: 100Mbps Ethernet Fizički mediji

39. Koaksijalni kabl: dva koncentrična bakarna provodnika bidirekcioni osnovni opseg (baseband): jedan kanal po kablu legacy Ethernet širokopojasno (broadband): više kanala po kablu HFC (hibridni fiber-koaksijalni kabl) Fizički mediji: koaksijalni kabl, optička vlakna Kabl sa optičkim vlaknima: • staklena vlakna kojima se prostiru svetlosni impulsi, gde je svaki impuls jedan bit • operacije velikih brzina: • prenos velike brzine point-to-point (tj. 10’s-100’s Gps) • mala verovatnoća pojave greške: repeater-i udaljeni međusobno; imun na elektromagnetni šum

40. signal određenog elektromagnetskog spektra nema fizičke “žice” bidirekcioni efekti pri propagaciji talasa: refleksija ometanja zbog objekata interferencija Fizički mediji: radio Tipovi radio linkova: • zemaljski-površinski mikrotalasi • do 45 Mbps po kanalu • LAN (Wifi) • 11Mbps, 54Mbps • wide-area (cellular) • 3G: hiljade kbps • satelit • od Kbps do 45Mbps po kanalu (ili više manjih kanala) • 270 msec kašnjenje od kraja do kraja

41. Mapa poglavlja 1 • 1.1 Šta je Internet? • 1.2 Mrežna grana • 1.3 Jezgro mreže • 1.4 Mrežni pristup i fizički medijum • 1.5 Struktura Internet-a i ISPs • 1.6 Kašnjenje & gubiciu paketno-komutiranim mrežama • 1.7 Slojevi protokola, modeli servisa • 1.8 Istorijski pregled

42. "gruba" hijerarhija u centru: “niz, red, klasa tier-1” ISPs (MCI, Sprint, AT&T, Cable and Wireless), nacionalna/internacionalna pokrivenost tretira sve druge kao jednake Internet backbone networks NAP Tier-1 provajderi takođe povezani na javne network access point-e (NAPs) Tier-1 provajderi povezani (peer) privatno Struktura Internet-a: mreža svih mreža Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP

43. Seattle POP: point-of-presence DS3 (45 Mbps) OC3 (155 Mbps) OC12 (622 Mbps) OC48 (2.4 Gbps) Tacoma to/from backbone peering New York … …. Stockton Cheyenne Chicago Pennsauken Relay Wash. DC San Jose Roachdale Kansas City … … … Anaheim to/from customers Atlanta Fort Worth Orlando Tier-1 ISP: Sprint US backbone network

44. “Tier-2” ISPs: manji (često regionalni) ISPs Povezani na jedan ili više tier-1 ISPs, ako jemoguće na druge tier-2 ISPs NAP Tier-2 ISPs su takođe povezani privatno, međusobno povezani na NAP • Tier-2 ISP plaća tier-1 ISP zapovezivanje na ostatak Internet-a • tier-2 ISP je korisnik tier-1 provider-a Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Struktura Internet-a: mreža svih mreža Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP

45. “Tier-3” ISPs i lokalni ISPs poslednji skok (“pristup”) mreži (najbliže kraju sistema) Tier 3 ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local ISP NAP Lokalni i tier- 3 ISPs sukorisniciviših tier ISPs povezujući ih na ostatak Internet-a Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Struktura Internet-a: mreža svih mreža Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP

46. UMass Campus mreža

47. paket prosleđen kroz više mreža! Tier 3 ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local ISP NAP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Tier-2 ISP Struktura Internet-a: mreža svih mreža Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP

48. Mapa poglavlja 1 • 1.1 Šta je Internet? • 1.2 Mrežna grana • 1.3 Jezgro mreže • 1.4 Mrežni pristup i fizički medijum • 1.5 Struktura Internet-a i ISPs • 1.6 Kašnjenje & gubiciu paketno-komutiranim mrežama • 1.7 Slojevi protokola, modeli servisa • 1.8 Istorijski pregled

49. redovipaketau baferima rutera brzina dolazaka paketa linkom premašuje kapacitet izlaznog linka red paketa, paketi čekaju na red za prenos paket koji se prenosi(kašnjenje) stavljanje paketa u red (kašnjenje) slobodni (iskoristljivi) baferi: izgubljeni dolazeći paketi (gubici) ako nema slobodnih bafera Kako dolazi do gubitaka i kašnjenja? A B

50. 1. procesiranje čvora: provera bit errors određivanje izlaznog linka transmisija A prostiranje B nodal processing queueing Četiri izvora kašnjenja paketa • 2. čekanje u redu • vremečekanja na izlazni link za prenos • zavisi od nivoa prenatrpanosti router-a