SOCS

Hoofdstuk 5

Computernetwerken

Inhoud

1. Inleiding

2. Fysische Laag

3. Dataverbindingslaag

4. Lokale Netwerken

5. Netwerklaag

6. Netwerken verbinden: internet

7. Transportlaag

8. Naamdiensten

9. Toepassingen

3

1. Inleiding

mainframmainframee

niet-grafische terminals

1960 ... 1970 ...

4

1. Inleiding (verv.)

1980 ...

PC ofPC of workstationworkstation

serverserver

5

1. Inleiding (verv.)

1.1 Waarom Computernetwerken?

1.2 Componenten in een netwerk

1.3 Digitale Communicatie

1.4 Schakeltechnieken

1.5 Netwerkarchitectuur

1.6 OSI-referentiemodel

1.7 Internet model

6

1.1 Waarom Comp.netwerken?

Gemeenschappelijk gebruik hulpmiddelen apparaten (drukker, scanner, supercomputer, …) gegevens (bestand, gegevensbank, …)

Betrouwbaarheid beschikbaarheid reserve computer: taken overnemen reserve kopieën van bestanden, ...

7

1.1 Waarom Comp.netw.? (verv.)

Kostenreductie prijs/prestatie: n * prijs(R) < prijs (n * R) dure randapparatuur: print-server, file-server, ... uitbreiden eenvoudiger: extra pc vervangen computer

Communicatiekanaal e-post gewone post bestanden overhalen cassettes, CD/DVD versturen elektronisch berichtenbord, e-krant, ...

8

1.2 Componenten v/e netwerk

Beeld van de gebruiker Communicatienetwerk

Computernetwerk vs Gedistribueerd systeem

Opbouw van een communicatienetwerk Lange afstand communicatienetwerk

Lokaal netwerk

9

Beeld van de gebruiker

A

B

Communicatie-netwerk

10

Beeld van de gebruiker (verv.)

Communicatienetwerk

Vergelijk telefoonnetwerk

Centrales, kabels, aansluitpunten

Telefoontoestellen, faxtoestellen

Kanaal met voldoende bandbreedte (3000 Hz)

11

Beeld van de gebruiker (verv.)

Computernetwerk

Communicatienetwerk

+ aangesloten systemen (PCs, …)

Systemen autonoom + identificeerbaar

Vb. Gebruiker A wil op B werken

Vb. KULeuvenNET

12

Beeld van de gebruiker (verv.)

Gedistribueerd systeem

Computernetwerk

1 virtueel systeem

Transparante toegang tot drukker

Transparante toegang tot bestand

Transparant “werk” verdelen

13

Opbouw v/e comm.netwerk

Lange afstand comm.-netwerk

WAN (Wide Area Network)

Onderling verbonden “schakelaars”

Verbindingen (coaxiale kabel, glasvezel, …)

Bandbreedte =

| hoogste doorgel. freq. - laagste freq. |

Routering

14

Lange afstand comm. netwerk

A B

S1 S3

S1 S4 S3

S1 S2 S4 S3

S1

S2

S3

S4

A

B

15

Opbouw v/e comm.netwerk (2)

Lokaal Netwerk LAN (Local Area Network)

Binnen 1 gebouw (< 1 km)

Geen schakelaars

Communicatiebord in PC

Bus- of ringnetwerk

Routering niet nodig

16

Lokaal Netwerk (LAN)

17

1.3 Schakeltechnieken

Lijnschakelen Boodschapschakelen Pakketschakelen

18

Lijnschakelen

3 Fasen: Opzetten van een verbinding

Ev. onderhandelen Gebruik van de verbinding

Slechts kleine vertraging (200.000 km/sec) Verbreken van de verbinding

Vergelijk telefoonverbinding Niet efficiënt gebruikt

19

Lijnschakelen (verv.)

tijd

opdracht resultaat

niet gebruikt

niet gebruiktopdracht

opdracht

resultaat

opdracht

20

Boodschapschakelen

Verbindingen gemeensch. gebruikt Boodschap: schakelaar schakelaar Store-and-forward Grotere vertraging

Volledig ontvangen, dan pas verdergestuurd als verbinding vrij

Variabele vertraging Wachtrijen

21

Boodschapschakelen (verv.)

Wachtrij

Wachtrij

22

Pakketschakelen

Boodschap opdelen in pakketjes Vaak maximale grootte

Afzonderlijk over netwerk verstuurd Eventueel verschillende route

Lijn slechts korte tijd bezet Vertragingen zijn variabel

23

Pakketschakelen (verv.)

1 324 65

24

1.4 Netwerkarchitectuur

Communicatie niet eenvoudig Betrouwbaar bit-transport Bepalen van route Opsplitsen in pakketten Samenvoegen van pakketten …

Systematische aanpak Problemen afzonderlijk oplossen Gelaagde architectuur:

Protocol Dienst

25

1.4 Netwerkarchitectuur (verv.)

Protocol “Regels”

Aard en samenstelling van boodschappen Hoe dialoog verloopt

entiteit

entiteit

Dienst Aan gebruikers van “entiteit” Vb. foutvrij transport van pakketten

protocoprotocoll

26

1.4 Netwerkarchitectuur (verv.)

Gelaagde architectuur

entiteit

entiteit

entiteit

entiteit

protocol 2protocol 2

protocol 1protocol 1

Laag 2

Laag 1

die

ns

die

ns

tt

die

ns

die

ns

tt

Logische comm.

27

1.4 Netwerkarchitectuur (verv.)

Gelaagde architectuur

entiteit

entiteit

entiteit

entiteit

protocol 2

protocol 1

Laag 2

Laag 1d

ien

sd

ien

stt

die

ns

die

ns

tt

28

Vb 1: Discuterende Filosofen

Ik vind dat menmensen niet mag

klonen.

taal

FilosoofFilosoof

(Gent)(Gent)

FilosoofFilosoof

(Tokio)(Tokio)

•telefoontelefoon•faxfax•(brief)(brief)

TolkTolkTolkTolk

SecretaresseSecretaresse

SecretarisSecretaris

telefoonnetwerktelefoonnetwerk

comm. kanaal

ザだ ほぽザバㅊㅍㅐㅎㅸ

29

Vb 2: Comm. ts Processen

Proces A op computer x vraagt aan proces B op computer yom bestand “brief.doc” op te sturen

Proces Proces AA

Proces Proces BB

x ybrief.doc

30

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol

ProceProces As A

x y

ProceProces Bs B

zend “brief.doc”

31

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol

ProceProces As A

x y

ProceProces Bs B

1200 bytes

32

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol

ProceProces As A

x y

ProceProces Bs B

OK

33

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol

ProceProces As A

x y

ProceProces Bs B

Beste rector,

34

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol

ProceProces As A

x y

ProceProces Bs B

OK

35

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol

ProceProces As A

x y

ProceProces Bs B

Volgend jaar zal ...

36

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol

ProceProces As A

x y

ProceProces Bs B

OK

37

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol

ProceProces As A

x y

ProceProces Bs B

…

38

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol

ProceProces As A

x y

ProceProces Bs B

EOF

39

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol: “dialoog”

Hoe boodschappen overgebracht

belangrijk Transportlaag: communicatie tussen processen

identificatie: (machinenaam, procesnaam)

Netwerklaag: transport over netwerk

identificatie: machinenaam

40

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.)

Communicatie-Communicatie-netwerknetwerk

ProcessenAA B

Transport

Netwerk

ProcessenBB C D

Transport

Netwerk

ProcessenB D

Transport

Netwerk

xx yy

zz

41

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.)

Proces A

Proces B

Transport-laag op x

Transport-laag op y

zend “brief.doc”

B, AB, A

zend “brief.doc”

zend “brief.doc”

y, By, Bzend “brief.doc”

x, Ax, A

42

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.)

Transport-laag op x

Transport-laag op y

Netwerk-laag op x

Netwerk-laag op y

B, AB, Ay, xy, x

B, AB, A

yy

B, AB, A

xx

B, AB, A

43

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.)

B, AB, A

zend “brief.doc”

voorstellen door:voorstellen door:

B, AB, A zend “brief.doc”

Hoofding

44

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.)

Proces A

Proces B

Transport-laag op x

Transport-laag op y

zend “brief.doc”

zend “brief.doc”

y, y, BB

zend “brief.doc”

x, x, AA

Netwerk-laag op x

Netwerk-laag op y

xxB, AB, A zend ...yy B, AB, A zend “brief.doc”

y, xy, x B, AB, A zend “brief.doc”

B, AB, A zend “brief.doc”

zend “brief.doc”

B, AB, A zend “brief.doc”

45

Samenvatting

proces gegevens

proces gegevenstransporthoofding

proces gegevenstransporthoofding

netwerkhoofding

46

1.5 OSI-Referentiemodel

Ontwerp netwerk = complex Decompositie: manieren OSI: Open Systems Interconnection

Open: communicatie tussen versch. systemen Referentie: raamwerk voor ontw. protocols Functionaliteit van elke laag gedefinieerd Kan door versch. protocols gerealiseerd

47

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.)

7 lagen Hoogste vier: tussen aangesloten systemen Laagste drie: tussen systeem en schakelaar

S1

S2

S3

S4

x

y

48

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.)

N

D

F

N

D

F

systeem x S1 S4 systeem y

protocol applicatielaag

protocol presentatielaag

protocol sessielaag

protocol transportlaag

protocol netw. laag

protocol data. laag

protocol fys. laag

applicatie

presentatie

sessie

transport

netwerk

dataverbinding

fysische

applicatie

presentatie

sessie

transport

netwerk

dataverbinding

fysische

49

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.)

Fysische laagVersturen van bits over fysische kabel Aard van kabel Kenmerken van connectoren Voorstellen van bits op kabel

DataverbindingslaagCreatie van foutvrij comm. kanaal Herkennen van pakketjes Detectie van fouten Controle op stroom van pakketjes (flow control)

50

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.)

Netwerk laagVerkeer van pakketjes door 1/# netwerken 2 soorten diensten:

Virtuele verbindingen Datagram dienst

Routebepaling Kostendoorrekening Onderling verbinden van netwerken

+ routebepaling doorheen die netwerken

51

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.)

Transport laagBetrouwbaar communicatie kanaal

tussen eindsystemen Efficiënt gebruik comm. Netwerken

Multiplexing Meerdere verbindingen tussen eindsystemen

Opdelen in pakketjes + samenvoegen Controle op boodschappenstroom (flow control)

52

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.)

SessielaagExtra hulpmiddelen voor samenwerking via

betrouwbaar communicatie kanaal Organisatie van dialoog:

vb. Beurtelings zenden Plaatsen van synchronisatiepunten

(voor hervatten van dialoog na fout)

53

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.)

PresentatielaagBehoud van betekenis van informatie Keuze van voorstelling van gegevens

“op de kabel” ASCII vs EBCDIC 16-bit, 32-bit, … integers met 2-complementvoorst. ...

Ev. vercijfering van gegevens(confidentialiteit!)

Ev. compressie van gegevens

54

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.)

ApplicatielaagHoogste laag Applicaties, geschreven door eindgebruikers

Sturing van robots, elektronisch geldverkeer, … Standaard applicaties

Elektronische post (X400) Overdracht van bestanden (FTAM)

Deelproblemen RPC (remote procedure call)

55

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.)

Belangrijk referentiemodel Niet basis voor praktische protocols Definitie te lang geduurd Ondertussen:

Internet groeiend succes

56

1.6 Internet model

Nooit formeel gedefinieerd Geleidelijk aan gegroeid Slechts 5 lagen

Geen sessielaag (toch weinig functionaliteit)

Geen presentatielaag( elk appl.protocol moet dit definiëren)

57

1.6 Internet Model (verv.)

applicatie

presentatie

sessie

transport

netwerk

dataverbinding

fysische

Applicatie

transport

netwerk

dataverbinding

fysische

OSI referentiemodel Internet model

Inhoud

1. Inleiding

2. Fysische Laag3. Dataverbindingslaag

4. Lokale Netwerken

5. Netwerklaag

6. Netwerken verbinden: internet

7. Transportlaag

8. Naamdiensten

9. Toepassingen

59

2.1 Basisbegrippen

Analoog versus Digitaal Analoog: continu Digitaal: discreet

Periodiek SignaalG(t) = c0 + ak sin(2kf t) + bk cos(2kf t)

Transmissiemedia Gevlochten koperparen Coaxiale kabels (basisband, breedband)

demo

60

2.2 Digitale Communicatie

Digitaal signaal: 0-en en 1-en

+5V

0V

-5V

0 1 0 1 0 0 0 1 0 1

Synchronisatie ts zender & ontvanger Ev. speciaal bitpatroon begin van bitstroom

61

2.2 Digitale Communicatie (verv.)

Vervorming Verzwakking Beperkte bandbreedte + var. vertraging

Omgevingsfactoren: ruis

+5V

0V

-5V

62

2.3 Modems

Digitaal signaal over kanaal met beperkte bandbreedte

Modem = modulator – demodulator

63

2.3 Modems

Draaggolf Modulatie

Fase

Frequentie

Amplitude

# Veranderingen per tijdseenheid = BAUDRATE # Bits-per-tijdseenheid = n x BAUDRATE Voorbeelden:

V32: 2400 baud, 16 combinaties = 4 bits 2400 x 4 = 9600 bps V34: 2400 baud, 4096 comb. = 12 bits 2400 x 12 = 28.800 bps

64

Cursustekst

Hoofdstuk 5: pag. 1 pag. 23