in115

1. in115 kommunikasjon

2. internt i maskin • mellom prosessor, minne og andre busser: hovedbus, systembus • mellom hovedbus og ytre enheter: SCSI-bus, IDE-bus (I/O-buss) • hvis maskinen er tilkoblet andre maskiner trenges en/flere nettverkskort – dette er ytre enheter tilkoblet I/O-buss

3. mellom maskiner • hver maskin er en node, de er ett hopp fra nabomaskiner i samme lokalnett • en maskin kan tilkobles flere lokalnett • maskiner kan sammenkobles med noder i andre lokalnett – sammenkoblede lokalnett kalles et internett • internett kan være lokale, regionale eller globale

4. fysisk lag • bit sendes en-for-en over et fysisk medium • kabler • integrert krets (for intern kommunikasjon) • parkabel, koaksial • fiber (glass) • kabelfri • radio (ikke-rettet), • infrarød (rettet)

5. ytelse • senderate: antall bit/sekund som sendes • feilrate: antall bit/sekund som mottaker mistolker • pålitelighet, sikkerhet • signal svekkes underveis (begrenser linklengde) • signal forstyrres av ekstern støy (lengdeuavh.) • signal kan avlyttes (sikkerhetsproblem, ikke for fiber) • økt senderate og/eller avstand mellom sender og mottaker øker samtidig sjansen for feiltolking

6. datalinklag • maskin sender melding ut på fysisk medium • 2 el. flere maskiner tilkoblet samme medium • senderegulering for å unngå kollisjon (media access control) • unike linkadresser vedlegges melding slik at mottaker vet hva som skal plukkes opp • utnyttelse < 100 % p.g.a. overhead (kollisjoner, adresser og annen administrativ info som legges med meldingene) • maskiner tilkoblet samme datalink sies å være på samme lokalnett (LAN; Local Area Network)

7. lokalnett: datalinktype der maskinene er innenfor 1-2 km, medium delt av mange maskiner (PC, server) • Ethernet vanligst (i dag) • CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple-Access Collision Detect) for senderegulering • 48 bits datalinkadresse • topunkt: datalink mellom to maskiner, f.eks. to rutere • PPP: Point-to-PointProtocol

8. CSMA/CD • mange maskiner kan bruke samme (delte) medium (dette er multiple access) • mottak • hver maskin lytter på mediet (vil vite om det er i bruk, carrier sense) • leser mottakeradresse, ta imot hvis ”til meg” • sending • hvis ledig : vent et lite øyeblikk og send • lytter under sending: hvis det en hører ikke samsvarer med det som sendes: kollisjon (collision detect) • ved kollisjon: send ”jammesignal” en viss tid og vent en tilfeldig tid som økes for hver nye kollisjon som inntreffer (exponential backoff) -- alle hører jammesignal, de involverte venter ulik tid

9. nettlag • maskiner på ulike lokalnett sammenkobles via rutere – sammenkoblede lokalnett utgjør et internett • melding vedheftes mottakers unike nettadresse • nettadresse • vertsadresse i det angitte nettet

10. maskin må boote med unike nettadresser • en nettadresse for hvert LAN den er tilkoblet • nettadresse for dette nettet • vertsadresse som er unik innen dette nettet • PC’er tilhører oftest ett subnett; rutere tilhører flere • redundans/ytelse bedres med flere LAN-tilkobl. • manglende unik-het • hvem skal en adressere til? • enkelte os krasjer (produksjonsstopp)

11. ruting (skjer på nettlaget) • en maskin mottar en melding, ser på mottakerfeltet, finner nettadresse til mottaker • sjekker mot maskinens rutetabell for å finne hvilken maskin som er beste valg for videresending • kriterier for ”best”: kombinasjon av lavest forsinkelsestid, lavest feilrate, lavest kostnad • rutetabellen reflekteres beste rutevalg og oppdateres etter behov, manuelt eller automatisk • nye naboer tilkommer (andre rutemuligheter) • naboer forsvinner (færre rutemuligheter) • eksisterende ruter forbedres eller forverres

12. ruting skjer på alle maskiner (PC, servere, rutere) • en PC vanligvis tilkoblet kun ett nett • hvis mottaker er på samme nett: send direkte til mottaker • hvis mottaker er på et annet nett: send til den beste av ruterne på samme nett som kan videresende • vanligvis er det kun en ruter per nett (denne kalles ofte default ruter) • bruker vanligvis statisk ruting (manuell, endres sjelden)

13. en ruter er tilkoblet to eller flere nett • har vanligvis flere mulige veier ut for meldinger som skal videresendes • bruker dynamisk ruting (en prosess som periodisk måler/mottar målinger, og justerer rutetabellen deretter) • meldinger mellom maskiner (over et internett) kan over tid følge ulike ruter!

14. transportlag • tjenester til applikasjonslag • lar en prosess åpne kanaler til andre prosesser, sende og motta meldinger, og ta ned kanalene • internt • holder kontakt mellom sender- og mottakermaskin (ende-til-ende) • tjenester fra nettlaget • ber nettlaget om å frakte meldingene til mottaker • kjenner ikke ruten som meldingene tar (hvilke nett meldingen er innom)

15. en prosess kan i Internettet velge mellom to kanaltyper • TCP (Transmission Control Protocol): • hver melding inneholder en sjekksum og et sekvensnummer som mottaker kontrollerer • retransmisjon av meldinger som mangler eller har feil • bruker mer ressurser men garanterer overlevering! • UDP (User Datagram Protocol) • sjekksum beregnes, men mottaker kan ikke be om retransm. • sender vet ikke om meldinger forsvinner eller har feil • bruker lite ressurser, men garanterer ikke levering!

16. senderegulering (kun TCP) • flytkontroll (flow control): unngå å sende mer enn mottaker kan ”ta unna”, unngå bufferoverflyt • opphopningskontroll (congestion control): unngå å sende mer enn nettet (det som er mellom sender og mottaker) kan ”ta unna” • overflyt i datalink (meldinger droppes hvis ventebuffer for datalink er fullt, for mange meldinger som skal ut samtidig) • overflyt i nettlag (meldinger som skal rutes droppes hvis ruter’s ventebuffer er fullt, for mange meldinger som skal rutes)

17. applikasjonslag • prosesser som trenger å utveksle meldinger med andre prosesser på andre maskiner • en maskin kan ha flere kanaler i gang samtidig – hver kanal identifiseres med en lokal port • en klient må kontakte en velkjent port på en gitt maskin

18. analog: Et kommunehus med en adresse har flere underkontor (bygg, helseetat, skole) som har hvert sin underadresse (romnr, etasje...). En klient må vite hvilken adresse bygget har, pluss underadressen til den etat han etterspør. • i Internett: IETF har definert hva som er standard portnummer for tjenester

19. eks.: webkommunikasjon • IETF har definert port 80 for webtjenere • en klient (du som kjører Internet Explorer for å lese Høgskolens websider) må oppgi • nettadressen til den maskin som kjører en webtjenerprosess (www.himolde.no) • portnummer (80) – denne oppgir du vanligvis ikke, da klienten har det innebygd

20. en maskin kan ha flere porter åpne samtidig • tjenerporter: • prosesser som ønsker å ta imot anrop utenfra (forespørsler) åpner en velkjent tjenerport og venter • klientporter: • prosesser som har anropt tjenere på andre maskiner får ”neste ledige” portnummer • vil ikke ta fra de velkjente portene eller andre som av administrative årsaker er reservert • os kan begrense antall samtidige kanaler

21. adressetildeling • dynamisk: • maskin spør en adressetjener om å tilordnes en unik adresse – får deretter ”leie” en ledig adresse en viss tid • greit for klienter som ikke skal tilby tjenester • statisk: • tjenere bør ha samme adresse slik at klienter kan nå de på en fast nettadresse

22. logiske adresser • mennesker synes tekst/logiske navn er enklere å huske enn numeriske nettadresser (www.vg.no er lett, ”195.139.5.247” er tyngre) • Domain Name System (DNS) er en navnetjeneste som har registrert bl.a. hvilke nettadresser som gjelder for hvilke logiske navn

23. de fleste program for ”nettbruk” lar brukeren oppgi logiske navn • programmet må da få oversatt dette navnet før det kan be om å få en kanal til en annen prosess på en annen maskin • oversettelsen gjøres av en annen tjeneste på den lokale maskin: name resolver • denne kontakter en annen maskin som tilbyr navnetjeneste (DNS-tjener)

24. en bruker oppgir et logisk navn (f.eks. til sin webleser): www.tele.pitt.edu • navneoversetting (resolve) • webleser spør DNS-tjener om å oversette • navnetjenesten returnerer ”136.142.117.13” • webleser ber transportlaget om en TCP-kanal til nettadresse 136.142.117.13 port 80

25. nslookup • brukes for å ”lese” DNS-registrene • innlogging • Start:Run:telnet ulke (passord sendes til ulke ukryptert!!) eller Start:Programs:Basis Programvare:Putty (passord krypteres) • oppgi brukernavn/passord • start: skriv nslookup på kommandoprompt • bruk • skriv logisk navn eller nettadresse • nslookup blir klient til navnetjener, som returnerer svar til nslookup • nslookup skriver ut svaret • exit for å avslutte nslookup, ny exit på kommandoprompt, for å avslutte telnet