Blok 7: netwerken

1. Blok 7: netwerken Les 5 Christian Bokhove

2. Vraag • Welke problemen kom je tegen als je een netwerk bouwt ‘op de data-link laag´? • Hoe kunnen deze problemen worden opgelost? • We moeten de volgende vragen beantwoorden: • Waarom zijn Bridges en Remote Bridges niet genoeg om wereldwijde (of inter-planetaire) netwerken te bouwen? • Hoe kunnen we wél wereldwijde (of inter-planetaire) netwerken bouwen?

3. De Data-Link Laag verbetert de Physical service provider zodat: Frames kunnen worden getransporteerd, In-volgorde Betrouwbaar OPMERKING: In principe levert de data-link service provider diensten over een enkele ´draad´. De Data-Link Service Provider kan verbindingsloos of verbindingsgericht zijn. Network Protocol Entity Network Protocol Entity #1 #2 Data-Link Protocol Entity Data-Link Protocol Entity #3 #4 Physical service provider Network Protocol Entity Network Protocol Entity #1 #2 Data-Link provider Data-Link Service Provider: Samenvatting

4. Point-to-Point netwerk: verbindt twee systemen Point-to-multipoint netwerk: verbindt meerdere systemen system system system system system Network Protocol Entity Network Protocol Entity Network Protocol Entity Network Protocol Entity Network Protocol Entity #1 #2 #3 #1 #2 Data-Link Protocol Entity Data-Link Protocol Entity LLC LLC LLC MAC MAC MAC #4 #5 #6 #3 #4 Physical service provider Physical service provider Data-Link Service Provider: Samenvatting (2)

5. De Netwerk Protocol Laag • De netwerk protocol laag is het cement van de verbinding van: • Data-link laag netwerken • Netwerk laag netwerken • De ‘gebruikers' van de netwerk laag zijn Transport Protocol Entiteiten • De Protocol Data Units die getransporteerd worden door Netwerk Protocol entiteiten heten: • Packets, datagrams, cells, .. • Er zijn dus verschillende benamingen voor dit fenomeen.

6. PC PC PC PC PC PC Data-Link Netwerk Data-Link Netwerk router / switch router / switch router / switch Netwerk De Netwerk Protocol Laag (2)

7. Transport Protocol Entity Transport Protocol Entity #1 #2 Network Protocol Entity Network Protocol Entity Network Protocol Entity #3 #4 #5 #6 Data-Link Service Provider Data-Link Service Provider De Netwerk Protocol Laag (3) • De functionele structuur langs het (rode) pad:

8. Forwarding / Switching Dit mechanisme ´duwt´ een packet (is een PDU) door een netwerk. Routing: Dit mechanisme bepaalt welke route de packets moeten volgen. Congestion Handling: Dit mechanisme ´beschermt´ het netwerk tegen een overmaat aan packets. Contention Handling: Dit mechanisme verwerkt de packets die ´strijden´ om een ´poort´. Addressing: Om het systeem te herkennen, hebben we een adres nodig (bijvoorbeeld: telefoonnummer, IP adres). Segmentation & Reassembly: Packets kunnen groter zijn dan DL frame grootte: we moeten een packet dus kunnen splitsen (bij de zender) en weer samenstellen (bij de ontvanger). Netwerk Laag Protocol Functies

9. Transport Protocol Entity Transport Protocol Entity #1 #2 Network Protocol Entity Network Protocol Entiteit Network Protocol Entity Routing Routing/switching table Forwarding/switching #3 #4 #5 #6 Data-Link Service Provider Data-Link Service Provider Forwarding / Switching: Switch architectuur PC/host PC/host router/switch

10. #10 DL-Service Provider Forwarding / Switching: Verbindingsloos router/switch Network Protocol Entiteit Routing Forwarding/switching #1 #n DL-Service Provider DL-Service Provider … …

11. Routerings Functie • Om packets door te kunnen sturen, hebben we een routeringstabel nodig. • De routerings functie is verantwoordelijk voor het vullen van de routeringstabel. • Het vullen kan gebeuren door het verzamelen, opslaan en delen van topologische informatie, zodat routes door een netwerk bepaald kunnen worden. • Informatie moet tussen systemen worden uitgewisseld om de routeringstabel te vullen. Hiervoor bestaan speciale protocollen. • Voorbeelden van Routerings Protocollens voor het Internet zijn: • Routing Information Protocol (RIP): version 1 - RFC 1058, version 2 - RFC 1388. • Open Shortest Path First (OSPF): version 2 - RFC 1247. • Border Gateway Protocol (BGP): version 3 - RFC 1267

12. Routerings Tabel • Niet alleen routers/switches hebben een routerings tabel: een PC heeft er ook één • Om deze te zien: • Kies: Start > Programma´s > MS-DOS prompt • Typ: netstat -r (dit commando is voor Windows 95/98/NT en LINUX hetzelfde) • We komen later terug op wat dit allemaal betekent.

13. Neem aan dat een aantal packets aankomt: Bijna tegelijkertijd, en Bij verschillende 'poorten' Als deze packets naar eenzelfde poort doorgestuurd moeten worden: Kunnen de packets (tijdelijk) de capciteit van die poort overschrijden. Deze packets strijden dan dus om dezelfde poort Het mechanisme dat dit fenomeen afhandelt, heet: contention handling. router/switch Network Protocol Entiteit #3 #1 #2 #4 DL-Service Provider DL-Service Provider DL-Service Provider DL-Service Provider #3 #1 #2 #4 Contention Handling

14. We zijn contention handling eerder tegengekomen: In Les 3 (Medium Access Control) strijden meerdere hosts om dezelfde physical service provider. In de netwerk laag kan contention bij de output poort voorkomen. Het is dus lokaal, en kan worden opgelost: Door strijdende packets tijdelijk op te slaan (buffer). In het figuur staat alleen uitgaand verkeer! router/switch Network Protocol Entiteit Forwarding/switching buffer buffer buffer buffer #3 #1 #2 #4 DL-Service Provider DL-Service Provider DL-Service Provider DL-Service Provider Contention Handling (2)

15. Contention Handling (3) • Contention is een tijdelijk probleem. • Het afhandelen van contention maakt deel uit van de ´normale´ functies (I.t.t. congestion handling, zie verderop). • Het effect van contention is dat packets vertraagd kunnen zijn. • Het is mogelijk om bepaalde packets prioriteit toe te kennen om vetraging te verminderen: • In de Internet wereld wordt dit gestandaardiseerd.

16. Congestion Handling • Als er té veel packets in (een deel van) het netwerk zijn. Dit is altijd relatief ten opzichte van (delen van) het netwerk. • Realistische voorbeelden: • Tele-voting (bijv. Sound Mix Show) zorgde er voor dat het telefoonnetwerk ´verstopt´ raakte. • In de jaren 70 / 80 stortte het Internet volledig in door verstopping (het probleem werd veroorzaakt op Transport protocol niveau: TCP's slow-start mechanisme). • Het 'I Love You'-virus zorgde op dlen van het Internet voor verstopping.

17. Congestion Handling - Voorbeelden • In technische termen, kan congestie bijvoorbeeld veroorzaakt worden door: • Veel gebruikers willen communiceren met dezelfde server (dus hoe dichter je bij de server komt, hoe meer verkeer, en dus packets, je ziet) • Veel gebruikers versturen packets die over dezelfde link moeten gaan (bv. De capaciteit van een transatlantische link is niet genoeg, en erg duur). • Het aantal packets dat bij een router aankomt is groot ten opzichte van de snelheid van die router • De buffers die de packets tijdelijk opslaan, kunnen té klein zijn (ze ´overflowen´).

18. Congestion Handling - … • Als congestie zich voordoet, heeft het de neiging om zich over het hele netwerk te verspreiden. • Er is een sterke analogie tussen congestie in netwerken en verkeersopstoppingen. • De oplossing is, echter, dramatisch anders: • In verbindingsloze netwerken gooien we de packets gewoon weg. • In verbindingsgerichte netwerken weigeren we simpelweg een verbinding te maken.

19. Congestion Control - Mechanisme • Mogelijke manieren om congestie op te lossen: • Probeer het te vermijden. • Meet ´zaken´ en neem toepasselijke maatregelen als congestie wordt opgemerkt.