Počítačové sítě Implementace RM OSI

Počítačové sítěImplementace RM OSI

Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 1

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 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 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 broadcast adresa 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 (Organization Unique Identifier) – např. 3COM – 08:00:02, Sun – 08:00:20


http://standards.ieee.org/regauth/oui/index.shtml

https://db.uga.edu/network/public/vendorcode.cgi


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


IEEE 802.3

TCP/IP NetWare AppleTalk


• 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


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



• 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




N1

N2

R1 R2

N4 N5

AB

C

Přenosové technologie A, B, C

N3

Princip přepínání paketů a směrování

N2

N1

Počítačové sítě - Vrstva datových spojů10

A PDU DATA

A CB

DATA

B PDU DATA C PDU DATA


DATA

Rámec technologie A Rámec technologie B Rámec technologie C

N3


• 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



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)



• 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“



• 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



• 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)


• Formát rámce HDLC

Flag – příznak začátku a konce rámce – „01111110“• Další protokoly vrstvy datových spojů – WAN–protokoly LAP–protokol PPP–ATM


Protokol HDLC


FlagAdresa Řízení DATAFlag

8 b. 8 b. 8 b. proměnlivá délka 16 b. 8 b.

FCS

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



Protokol 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)



• Formát rámce PPP

Pole „protokol“ určuje typ protokolu, jehož PDU je v rámci zapouzdřeno

• NCP – podpora několika síťových architektur

Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Flag7E

Flag7E

AdresaFF

řízení03

protokol FCSDATA

1 1 1 2 max. 1500 2 1

architektura typ protokolu hodnota pole

TCP/IP IP 0x0021

AppleTalk DDP 0x0029

NetWare IPX 0x0026


Protokol PPP

• LCP - řízení spoje


LCPLink Control

Protocol

Navázání, dohod o konfiguraci, ukončení

0xC021

PAPPassword

Authentication Protocol

„Slabá“ autentizace klienta (heslo)

0xC023

CHAP Challenge

Authentication Protocol

„Silná“ autentizace klienta na výzvu (šifrovaná)

0xC223

• 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

Počítačové sítě - Vrstva datových spojů215 Bytů 48 Bytů

4Generic Flow

ControlGFC

8Virtual Path

IdentifierVPI

16Virtual Channel

IdentifierVCI

384DATA

8Header Error

ControlHEC

4řídící bity



• Architektura ATM


podvrstva konvergence – aplik. služby pro vyšší vrstvyAAL (ATM Adaptation Layer) podvrstva sestavování a rozebírání buněk (48 B)

zajišťuje dopravu buněk mezi ATM uzlyPHY (ATM Physical Layer) přímým vysíláním do přenosového média nebo pomocí přenosového systému SONET/SDH

sestavení a směrování rámcůATM Layer multiplexování virtuálních kanálů (VC)

sdružování VC do virtuálních cest (VP)

Vyšší protokoly pro přenos obrazu, přenos zvuku, přenos dat

Počítačové sítě - Vrstva datových spojů23

virtuální kanály

virtuální cesty

VP:VC přepínač

VP přepínač koncový ATM/Ethernet

switch uzel

ATM síťPočítačové sítě

Vrstva datových spojů

Documents

Počítačové sítě Implementace RM OSI