Počítačové sítě Implementace RM OSI

1. Počítačové sítěImplementace RM OSI Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

2. Počítačové sítěProtokoly, architektura Otevřené systémy • „Otevřené“ pro další standardizaci • Definují širší kategorie funkcí pro každou funkční úroveň • Nedefinují způsob implementace funkcí (jsou technologicky neutrální) Pojmy: • Logická síť– zpravidla implementovaná na jednom datovém sdíleném spoji nebo na skupině přepínaných datových spojů • Síťový uzel – jednoznačně identifikovaný v určité síti • Síťová adresa (logická) identifikátor sítě identifikátor uzlu Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

3. Počítačové sítě Protokoly, architektura • Síťová adresa (vrstva síťová) – logická adresa (konfigurovaná) • Adresa MAC – Media Access Control(vrstva datového spoje) – adresa síťového rozhraní (fyzická - HW) • Směrování– určení přenosové cesty pro paket (protokolové jednotky síťové vrstvy) mezi směrovacími zařízeními a koncovými uzly na základě logické síťové adresy cílového uzlu • Distribuční (přenosové) technologie – zajišťují distribuci rámců (signálu) mezi propojovacími zařízeními a koncovými uzly na základě adresy fyzického rozhraní Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

4. Počítačové sítěVrstva datových spojů • Adresa MAC – adresa fyzického síťového rozhraní • 48 bitů – vyjádření obvykle v šestnáctkovém tvaru (např. 02:60:60:EE:54:01) • Bit s nejnižší váhou 1.oktetu MAC adresy (X) • MAC individuální adresu (X=0) • MAC skupinovou adresu (X=1) – MAC multicast • MAC broadcastadresa FF:FF:FF:FF:FF:FF – adresa všech síťových rozhraní na spoji • MAC nulová adresa 00:00:00:00:00:00 – rezervována pro cílové adresy zkušebních a prázdných rámců • První polovina MAC adresy (3 oktety) je pevně přidělena výrobci – kód výrobce – OUI (OrganizationUniqueIdentifier)– např. 3COM – 08:00:02, Sun – 08:00:20 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

5. Počítačové sítěVrstva datových spojů • Různé síťové architektury používají stejné přenosové technologie (např. technologii IEEE 802.3 používají architektury TCP/IP, NetWare, AppleTalk…) – hybridní sítě – multiprotokolové směrovače, přepínače TCP/IP NetWare AppleTalk IEEE 802.3 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

6. Počítačové sítěVrstva datových spojů • Jedna síťová architektura může využívat různé přenosové technologie pro distribuční služby (TCP/IP využívá IEEE 802.3, IEEE 802.11, SONET…) TCP/IP IEEE 802.3 IEEE 802.11 SONET Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

7. Počítačové sítěVrstva datových spojů Techniky přenosů • Přepínání spojů – komutovaný spojení (dial-up) • Přepínání paketů • Virtuální spoje – vytvoření virtuálního přenosového kanálu (na fyzické infrastruktuře) – umožní spojovanou potvrzovanou službu – virtuální full-duplex – zajištění spolehlivého přenosu s QoS – Quality of Service (obvyklé u vysokorychlostních spojů) • Datagramová služba – reálná přenosová cesta není předem známá, každý paket (datagram) je označen cílovou adresou, nezajištěna sekvenčnost a potvrzování správnosti příjmu – sestavení zprávy ze segmentů v cílovém uzlu Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

8. Počítačové sítěVrstva datových spojů • Směrování • Probíhá na 3. vrstvě RM OSI • Síťové pakety (datagramy) jsou na směrovačích přepínány mezi sítěmi • Směrovače (routery) mají minimálně 2 síťová rozhraní • HW routery • PC routery • Přepínání • Probíhá na 2. vrstvě RM OSI • Pakety spojové vrstvy (rámce ) jsou na přepínačích přepínány mezi fyzickými porty podle cílové MAC adresy Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

9. Počítačové sítěVrstva datových spojů Princip přepínání paketů a směrování Přenosové technologie A, B, C A C B R1 N1 R2 N2 N3 N4 N5 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

10. Počítačové sítěVrstva datových spojů 7 6 5 4 7 3 6 2 5 1 4 3 3 3 2 2 2 2 2 C A B PDU DATA PDU DATA PDU DATA 1 1 1 1 1 DATA N1 DATA N2 N3 B A C Rámec technologie A Rámec technologie B Rámec technologie C Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

11. Počítačové sítěVrstva datových spojů • Protokoly WAN (point-to-point) pro služby vrstvy datového spoje: • Služba spojovaná – řízený přenos rámců • Služba nespojovaná – jednosměrné předání rámců • Protokol HDLC • Sada protokolů LAP • Protokol PPP • Specifikace ATM – ATM rámec („cell“ – buňka) • Frame Relay • ISDN Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

12. Počítačové sítěVrstva datových spojů Protokoly LAN vrstvy datových spojů (násobný přístup k přenosovému médiu) : • Implementace všesměrového vysílání (broadcasting) • Implementace promiskuitního režimu (příjem všech vysílaných rámců) • Multiplexing – služby protokolů vrstvy datových spojů sdílí více uživatelů (entit síťové vrstvy) různých architektur • Adresová filtrace – příjem pouze určitých rámců • Protokolová filtrace – příjem pouze těch rámců, které obsahují PDU určitých protokolů síťové vrstvy • Podpora skupinového vysílání – MAC multicasting (implementace skupinové MAC adresy) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

13. Počítačové sítěVrstva datových spojů • Protocol HDLC(High-Level Data Link Control) – normalizovaný protokol ISO – základ dalších protokolů („příbuzné protokoly“ používají obdobný formát rámce) • HDLC definuje pro spoje half-duplex a full-duplex • 3 typy komunikujících stanic • primární – řídící stanice (master) – vysílá rámce „příkaz“ • sekundární – řízená stanice (slave) – vysílá rámce „odpověď“ • kombinovaná – vysílá „příkazy“ i „odpovědi“ Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

14. Počítačové sítěVrstva datových spojů • 2 typy konfigurace datového spoje • vyvážená konfigurace (dvě kombinované stanice pro přenosy half-duplex i full-duplex) • nevyvážená konfigurace (jedna primární a jedna nebo více sekundárních stanic pro přenosy half-duplex i full-duplex) • 3 režimy přenosu dat • NRM (Normal response mode) – v nevyvážené konfiguraci pouze primární stanice zahajuje přenos dat • ARM (Asynchronous response mode) – v nevyvážené konfiguraci přenos dat může zahájit i sekundární stanice • ABM (Asynchronous balanced mode) – vyvážená konfigurace s kombinovanými stanicemi Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

15. Počítačové sítěVrstva datových spojů • 2 typy rámců • číslovaný (obsahuje pořadové číslo rámce) • datový – obsahuje uživatelská data • nedatový – řízení spoje – pole „type“ (3 bity) • 0 – Receive and Ready • 1 – Reject • 2 – Receive Not Ready • 3 – Selective Reject • nečíslovaný (bez pořadového čísla rámce) – režijní rámec pro navázání a ukončení spojení a nastavení přenosového režimu (neobsahuje uživatelská data) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

16. FCS Flag Adresa Řízení DATA Flag 8 b. 8 b. 8 b. proměnlivá délka 16 b. 8 b. Počítačové sítěVrstva datových spojůProtokol HDLC • Formát rámce HDLC Flag – příznak začátku a konce rámce – „01111110“ • Další protokoly vrstvy datových spojů – WAN • protokoly LAP • protokol PPP • ATM Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

17. Počítačové sítěProtokoly LAN a WAN • Protokoly skupiny LAP (Link Access Protocol) • LAPD – pro řízení spoje (na D-kanálu) v uživatelském rozhraní sítí ISDN (Integrated Services Digital Network) • LAPM - pro modemy – podpora procedur pro automatické opravy chyb • LAPF – pro řízení spoje v uživatelském rozhraní sítí Frame Relay Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

18. Počítačové sítěVrstva datových spojůProtokol PPP • Protokol PPP (Point-to-Point Protocol) - normalizovaný protokol je určený • pro dial-up přístup do internetu (modemy) • pro řízení datových spojů mezi směrovači (vysokorychlostní spoje) • PPP specifikuje 2 úrovně protokolů • pro řízení sítě – NCP (network control protocol) • pro řízení spoje – LCP (link control protocol) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

19. 1 1 1 2 max. 1500 2 1 Flag 7E Adresa FF řízení 03 protokol DATA Flag 7E FCS Počítačové sítěVrstva datových spojů • Formát rámce PPP Pole „protokol“ určuje typ protokolu, jehož PDU je v rámci zapouzdřeno • NCP – podpora několika síťových architektur Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

20. Počítačové sítěVrstva datových spojůProtokol PPP • LCP - řízení spoje Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

21. Počítačové sítěVrstva datových spojů • Protokol ATM(Asynchronous Transfer Mode) • Charakteristika ATM sítí: • vysoké přenosové rychlosti 155 – 622 Mbps (full-duplex režim, komunikace se spojením) • garance kvality služeb (pro různé typy přenášených informací) • přenos datových buněk konstantní délky 53B • virtuální adresace (virtuální cesty s virtuálními kanály) • Formát rámce 4 GenericFlowControl GFC 8 VirtualPathIdentifier VPI 16 Virtual Channel Identifier VCI 4 řídící bity 8 HeaderErrorControl HEC 384 DATA 5 Bytů 48 Bytů Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

22. Počítačové sítěVrstva datových spojů • Architektura ATM Vyšší protokoly pro přenos obrazu, přenos zvuku, přenos dat podvrstva konvergence – aplik. služby pro vyšší vrstvy AAL (ATM AdaptationLayer) podvrstva sestavování a rozebírání buněk (48 B) sestavení a směrování rámců ATM Layer multiplexování virtuálních kanálů (VC) sdružování VC do virtuálních cest (VP) zajišťuje dopravu buněk mezi ATM uzly PHY (ATM Physical Layer) přímým vysíláním do přenosového média nebo pomocí přenosového systému SONET/SDH Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

23. Počítačové sítěVrstva datových spojů ATM síť VP:VC přepínač VP přepínač koncový ATM/Ethernet switch uzel virtuální cesty virtuální kanály Počítačové sítě - Vrstva datových spojů