GrunnprinsipperBjørn Klefstad, Institutt for datateknologi og informatikk (IDI), NTNULærestoffet er utviklet for faget «IINI1009/IFUD1109 Datakommunikasjon»

Resymé: I denne leksjonen skal vi gi en kort innledning til hele kurset. Videre skal vi se nærmere påhvorfor trenger vi standarder og fordeler og ulemper med disse. Vi skal se på enkelte standardiseringsor-ganisasjoner og hva disse arbeider med. Vi fortsetter så med lagmodeller og hvordan disse er bygd opp oghvorfor dette er en hensiktsmessig måte å gjøre det på. OSI-modellen og TCP/IP-protokollfamilien vil væresentrale i denne sammenhengen. Leksjonen avsluttes med at vi skal se på en del viktige grunnprinsipper.Disse prinsippene danner grunnlaget for mye av innholdet i de videre leksjonene i dette kurset.

Det skal gå an å klikke på lenkene i leksjonen, så fremt pdf-leseren din støtter funksjonen. Det sammegjelder innholdslista og andre kryssreferanser.

Innhold1 Grunnprinsipper 1

1.1 Innledning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Lærebok . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.3 Grunnprinsipper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3.1 Hvorfor skal vi i det hele tatt ha datanettverk? . . . . . . . . . . 31.3.2 Hvilke kjennetegn har vi ved et nettverk? . . . . . . . . . . . . 41.3.3 Standardisering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3.4 Standardiseringsorganisasjoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.3.5 Lagdelte kommunikasjonsmodeller . . . . . . . . . . . . . . . 61.3.6 Pakkesvitsjede nettverk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.3.7 Klient-tjener arkitektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.4 Lenker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.5 Tilhørende kapitler i Innføring i Datakommunikasjon . . . . . . . . . . 7

1 Grunnprinsipper1.1 Innledning

Datakommunikasjon er etter hvert blitt et stort og omfattende fagfelt. Vi skal i dettekurset på ingen måte forsøke å dekke alt dette innebærer. Men vi skal se nærmere på de

side 2 av 7 Grunnprinsipper

grunnleggende prinsippene for hvordan datamaskiner koblet i nettverk fungerer. Vi skalderfor studere en rekke ulike begreper, forklare hva disse innebærer og se nærmere påhvordan de henger sammen. For å klare å holde oversikten er det veldig viktig at manetterhvert forstår hvordan ting henger sammen. Ellers sitter vi der med en rekke ulikeløsrevne begreper. Da vil det en umulig oppgave å holde styr på alt. Vi skal gjennomdette kurset forsøke å svare på følgende spørsmål (samt mange andre):

• Hvordan kobler vi maskiner i lokalnett og hvilke mekanismer er inne i bildet forå sørge for at våre data kommer frem til riktig sted?

• Hvordan kan vi koble sammen ulike lokalnett uten at disse forstyrrer hverandre?

• Hva er det egentlig som skjer når vi kobler oss til Internett og bruker de uliketjenestene?

• Hvorfor trenger vi en Internettleverandør?

• Hvordan får vi overført signalet på ulike medier?

Alle som har jobbet med datamaskiner og nettverk vet at dette er sentrale problemstillin-ger for å ting til å fungere.

Målsettingen med faget Datakommunikasjon er nettopp å gi deltakerne en innføring ihvordan en datamaskin kommuniserer med omverdenen. Hvordan får de ulike datamaski-nene kontakt med hverandre og har vi noen garanti for at de snakker samme språk? Hvisikke hvordan skal de kunne forstå hverandre. Videre skal kursdeltakerne forstå hvordanlagdelingsmodellen virker og hvordan den er bygd opp. Hele kommunikasjonsprosessener såpass komplisert at vi må dele den opp for å kunne forstå de ulike delene av hva somskjer. Etter å ha studert de enkelte delene i detalj og sett eksempler fra reell datatrafikkbygger vi de ulike delene sammen igjen slik at de dekker hele kommunikasjonsprosessen.

For å sikre best mulig forståelse vil vi ved flere anledninger bruke verktøyet wiresharkfor å analysere datatrafikk. Først gjennomgår vi teorien som ligger bak i detalj og for-klare hver enkelt del. Deretter fanger vi inn datapakker og analyserer disse ved hjelp avwireshark. Hensikten med å analysere datapakker er å sjekke at teorien stemmer medvirkeligheten. De prinsippene vi har sett på i teorien skal det være mulig å få bekreftetgjennom analysen av faktisk datatrafikk. Videre får vi kjennskap til konkrete verdier somde ulike protokollene bruker. Igjen er det evnen til å se sammenhenger som er alfa ogomega for å lære seg datakommunikasjon.

1.2 Lærebok

I dette kurset skal vi bruke læreboken «Innføring i datakommunikasjon», 2. utgave. Skre-vet av Øyvind Hallsteinsen, Bjørn Klefstad og Olav Skundberg. Boken er utgitt av TISIP

© Bjørn Klefstad og stiftelsen TISIP

Grunnprinsipper side 3 av 7

og Gyldendal Akademisk forlag september 2008. I tilknytning til boken finner du en res-sursside på nettsiden http://www.datakom.no.

Figur 1.1: Læreboka

Boken er organisert rundt lagdelte kommunika-sjonsmodeller for datakommunikasjon. Den startermed de grunnleggende prinsippene i kapittel 2. Vi-dere ser den, i motsetning til de fleste andre lære-bøker, først på toppen av den lagdelte kommunika-sjonsmodellen. Det vil si med anvendelser av Inter-nett. Boken fortsetter nedover i den lagdelte kom-munikasjonsmodellen og tar for seg hvert lag, de-res funksjon og konkrete eksempler på protokoller.Videre finner vi en beskrivelse av hvordan vi kom-mer oss på nett rent praktisk, og aktuelle teletjenes-ter som er tilgjengelig fra en rekke ulike leverandø-rer. Hvilke egenskaper har hver av disse tjenesteneog når blir de anvendt.

I dette kurset i datakommunikasjon, kommer vi ihovedsak til å ta for oss lærestoff hentet fra kapit-lene 2–9. I tillegg kommer vi til å trekke inn ulikenyttige hjelpeprogram som du finner i vedlegg A.

Hovedgrunnen til at vi har valgt denne lærebokener at den er skrevet på norsk. Den tar for seg norskeforhold og protokoller som er i bruk i Norge. Dess-uten arbeider alle forfatterne ved AITeL og har i fellesskap utviklet denne boken nettoppfor bruk i grunnleggende datakommunikasjon. Det er også utviklet en egen ressurssidei tilknytning til læreboken.

1.3 Grunnprinsipper

1.3.1 Hvorfor skal vi i det hele tatt ha datanettverk?

For en del år tilbake hadde vi mange enkeltstående PC rundt omkring. Nå i dag er detnesten helt slutt på dette. Praktisk talt alle maskiner er tilkoblet en eller annen form fornettverk. Dette henger sammen med følgende punkter:

• Deling av ressurser (informasjon, utstyr, prosessorkraft)

• Funksjonalitet (utføre oppgaver over et nettverk mellom geografisk atskilte plas-ser)

© Bjørn Klefstad og stiftelsen TISIP

side 4 av 7 Grunnprinsipper

• Kommunikasjon mellom mennesker (nye former for kontakt, Internett, epost, chat)

Her kan vi trekke frem nye muligheter for kommunikasjon som det punktet som virkelighar eksplodert de siste årene.

1.3.2 Hvilke kjennetegn har vi ved et nettverk?

En måte å definere nettverk på er som følger:

«Et datanettverk er en sammenkobling av selvstendige datamaskiner somkommuniserer over et nettverk»

Det er ingen fasit på hvordan man karakteriserer nettverk, men en vanlig inndeling er pågrunnlag av:

• Forbindelsesstrategi

Multiaksess Et overføringsmedium deles av mange maskiner. Det sendes pak-ker og hver enkelt sjekker mottakeradressen

Punkt-til-punkt Direkte forbindelse mellom 2 maskiner

• Skala, geografisk utbredelse av datanettet

PAN Personlige nettverk; i umiddelbar nærhet til datamaskinen

LAN Lokalnettverk; innenfor rom, bygning, område

WAN Wide Area Network; by, land, kontinent

Internett Verdensomspennende

Sammenkoblede nettverk generelt kalles internettverk. Internett (med stor I) er ett be-stemt internettverk. Internett er kjennetegnet ved sin bruk av TCP/IP-protokollfamilien.Alle datamaskiner på Internett har tilkoblinger med unike IP-adresser. Dette åpner forat vår datamaskin kan kommunisere med resten av verden. Internett tilbyr mange tjenes-ter til brukerne. Vi kan nevne web, diskusjonsforum, fildeling, chat og e-post. Utalligemuligheter ligger og venter på at vi skal ta det i bruk.

1.3.3 Standardisering kap 2.2

Her det viktig å merke seg at utviklingen av standarder har vært en forutsetning for denvanvittig raske utviklingen vi har hatt innen datakommunikasjon. På bakgrunn av standar-der har produsentene utviklet såkalt kompatibelt utstyr. Det vil si at de kan kommuniseremed hverandre uavhengig av produsent. Vi kan også merke oss at dersom standardise-ringprosessen tar for lang tid vil den være til hinder for rask utvikling. Det finnes flere

© Bjørn Klefstad og stiftelsen TISIP

Grunnprinsipper side 5 av 7

slike tilfeller der vi i stedet har fått såkalte defacto-standarder. Dette er standarder somhar blitt tatt i bruk av mange og store aktører uten å ha vært igjennom den formellestandardiseringsprosessen.Mer om standardisering finner du på nettsidene til Standardiseringen i Norge: http://www.standard.no/standardisering/. De omtaler hva en standard er oghvordan den blir til.

1.3.4 Standardiseringorganisasjoner kap 2.3

Det finnes mange flere organisasjoner enn det som er tatt med i læreboken. De fem somer valgt ut er sentrale i forhold til datakommunikasjon og arbeider med mange av deprotokollene vi skal se på senere i kurset. Her bør man merke seg hvorvidt den enkelteorganisasjon arbeider innenfor Internett eller Telenettet og hvilke lag de arbeider på. Fle-re av disse organisasjonene vil det bli referert til senere i kurset. Dere kan også merkedere hvordan man kan bli med på dette arbeidet og hvilken motivasjon de ulike bedriftenemåtte ha for å låne ut sine ansatte til slikt arbeid.I Norge er det innenfor IT-området opprettet følgende nasjonale komiteer:SN/K 178 Automatisk identifikasjon og datafangstSN/K 166 DatakommunikasjonSN/K 254 E-handel og elektroniske forretningsprosesserSN/K 143 ErgonomiSN/K 163 Grunnstandarder IKTSN/K 120 HelseinformatikkSN/K 177 Informasjon og dokumentasjonSN/K 167 Programvare- og systemutviklingSN/K 171 IT SikkerhetSN/K 172 MultimediaSN/K 177 Informasjon og dokumentasjonSN/K 180 ProgrammeringsspråkSN/K 220 Standardkontrakt, miljødataSN/K 433 Tele, data og automatiseringSN/K 212 Universell utforming, symboler og piktogrammerSN/K 520 Universell utforming av IKTDet varierer hvor aktiv de ulike komiteene er. For vår del kan det være verdt å merke segat vi har en egen komite for datakommunikasjon.

© Bjørn Klefstad og stiftelsen TISIP

side 6 av 7 Grunnprinsipper

1.3.5 Lagdelte kommunikasjonsmodeller kap 2.4

Slike modeller utgjør skjelettet i hele kurset. Etterhvert som vi ser på nye tema vil dissebli plassert i forhold til OSI-modellen eller TCP/IP-protokollfamilien. Her er det viktigå merke seg hvorfor vi bruker slike modeller og hvilke oppgaver som løses på de enkeltelagene. Det gjelder også å kunne skille på den virtuelle dataflyten og den fysiske datafly-ten, samt hvordan de ulike lagene kommuniserer med hverandre. Innkapslingsprinsippeter også beskrevet og gjør at datamengden øker fra toppen av kommunikasjonsmodellenog nedover i lagene. Den datamengden som overføres på mediet er altså større enn dendatamengden som i utgangspunktet ble generert av en applikasjon. Merk dere også aten applikasjon ligger utenfor kommunikasjonsmodellen og ikke regnes som en del avdenne.

1.3.6 Pakkesvitsjede nettverk kap 2.5

Pakkesvitsjede nettverk overfører i prinsippet pakker som er uavhengige av hverandre ogsom kan ta ulike veier gjennom nettet. Dette medfører en rekke både fordeler og ulempersom er omtalt i læreboken. For at man skal kunne overføre pakker på et slikt nettverk ogvære sikre på at de kommer frem, kreves det kreves det en del ekstra funksjonalitet. Detteskal vi se nærmere på i en senere leksjon. Pakkesvitsjede nettverk overfører pakkeneenten som datagramnettverk eller som virtuelle-kanaler nettverk. Hovedforskjellen pådisse er måten de adresserer pakken på (noe man bør merke seg) og hvilken vei de følgergjennom nettverket. Avhengig av typen overføring som brukes, stilles det også ulike kravtil nodene i nettverket. Pakkesvitsjet overføring er den vanligste overføringsteknikken iforbindelse med datatrafikk og lokalnettverk.

Enkelte av de tjenestene vi skal se nærmere på senere bruker linjesvitsjing. Vi har derfortatt med en kort omtale av prinsippene for dette også. Her er det viktig å merke segforskjellene når det gjelder oppkobling av en forbindelse og overføring av pakkene forhenholdsvis pakke- og linjesvitsjing. Et typisk eksempel på linjesvitsjing er det gamletelefonsystemet der de koblet opp en linje for hver samtale.

1.3.7 Klient-tjener arkitektur

Klient/tjener er en arkitektur som brukes for å lage applikasjoner som kjører over data-nettverk. Brukeren kan kjøre et klientprogrammet på sin PC (eks. en nettleser) som fårutført tjenester over nettet fra en server (tjener) Eks. en nettjener sender et dokument til-bake til vår nettleser. Her kan dere merke dere forskjellene på egenskapene til en klientkontra en tjener.

© Bjørn Klefstad og stiftelsen TISIP

Lenker side 7 av 7

I enkelte tilfeller kan en server først opptre som tjener når den kommuniserer med enklient. Deretter tar den klientrollen i forhold til å kommunisere med en annen tjener. Eteksempel her kan være en e-post server. Vi skal se på flere detaljer om e-post i en senereleksjon.

1.4 Lenker

Nettsiden til læreboken http://www.datakom.noStandardiseringen i Norge http://www.standard.no/standardiseringOSI-modellen https://no.wikipedia.org/wiki/OSI-modellenWireshark https://www.wireshark.org/

1.5 Tilhørende kapitler i Innføring i Datakommunikasjon

Kapittel Pensum Navn2 Ja Grunnprinsipper

© Bjørn Klefstad og stiftelsen TISIP