Download No Slide Title

Datornätverk A – lektion 2
MKS B – lektion 2
Kapitel 2, TCP/IP-modellens 5 nivåer
Chapter 2
Network
Models
2
Figure 2.17
The OSI seven layer model
3
The Layers of OSI Model
End
System
R
Application
Presentation
Intermediate
System
Application
Presentation
Session
Session
Transport
Network
Transport
Network
Data Link
Physical
Network
Data Link
Physical
Data Link
Physical
4
Summary of OSI Layer Functions
Application
To translate, encrypt and
compress data
Presentation
Session
To provide reliable end-toend message delivery and
error recovery
To organize bits into
frames, to provide nodeto-node delivery
To allow access to network
resources
Transport
Network
Data Link
Physical
To establish, manage and
terminate sessions
To move packets from source
to destination; to provide
internetworking
To transmit bits over a
medium; to provide
mechanical and electrical
specifications
5
The OSI layers
 1. Physical layer
 Transmission of unstructured bit stream
 Deals with the mechanical, electrical, functional and procedural
characteristics to access the physical medium
 2. Data link layer
 Provides reliable transfer across the physical link between two ends
connected via single link
 Deals with data packets called frames.
 Can add header and trailer
 Two sub-layers:
 Logical Link Control (LLC): Error control, flow control
 Media Access Control (MAC): Addressing, collision avoidance
6
The OSI layers
 3. Network layer
 Provides upper layers with independence from the data
transmission and switching technologies accross
internetwork
 Responsible for source-to-destination delivery, addressing and
routing in the internetwork
 4. Transport layer
 Provides transparent transport of data between end points
that might not be connected via single link
 Provides source-to-destination connection, error recovery and
flow control
7
The OSI layers
 5. Session layer
 Provides the control structure for communication
between applications (dialog control)
 Establishes, manages and terminate connections (sessions)
between cooperating applications
 6. Presentation layer
 Provides independence to the application processes from
differences in data representation
 7. Application layer
 Provides access to the OSI environment for users and
provides distributed information services
8
Protocol Suites
 Open System Interconnection (OSI)
 Today used mostly as a reference model
 Prevously used in X.25 based protocols
 Internet (TCP/IP)
 Most popular suite today





Xerox Networking Sysytems (XNS)
System Network Architecture (SNA – IBM)
Digital Network Architecture (DNA – DEC)
NetBIOS (Software interface)
AppleTalk
9
The TCP/IP five layer model
10
Figure 2.2
Internet layers
Example protocols:
HTTP, SMTP,
FTP, Telnet
TCP, UDP
IP
Ethernet,
PPP over
modems
11
TCP/IP Protocol Suite
 De facto (and after that de jure) standards
 Open
 Modifications and newly proposed protocols are
published in form of RFC (Request for Comments)
 RFCs as well as drafts are published on the Internet
 For example at www.rfc-editor.org
 An RFC becomes a standard when it is:
 Stable and well understood
 Technically competent
 Implemented on multiple independent places
12
The TCP/IP Protocol Suite (Cont.)
 Allows computers of many sizes, vendors and
operating systems to communicate with each other
 History:
 Developed as de facto standard before OSI
 1960’s: started as goverment financed research project
 1990’s: most widely used form of networking
 Forms the basis for the Internet (capital “I”)
(a WAN that spans the globe)
13
Figure 2.4
An exchange using the Internet model
H – header (pakethuvud): control data added at the front end of the data unit
T – trailer (svans): control data added at the back end of the data unit
Trailers are usually added only at layer 2.
14
Figure 2.3
Peer-to-peer processes
Protocol N on device A and on B are peers (”varandras likar”).
15
Figure 2.5
Physical layer
16
Note:
The physical layer is responsible for
transmitting individual bits from one
node to the next.
17
Lager 1
Det fysiska lagret ansvarar för transmission av enskilda
databitar från en nod till nästa.
Detta kan innefatta:
•Kontakter
•Elektriska nivåer
•Modulation
•Multiplextekniker
•Bitsynkronisering
•Kretskoppling
Exempel: RS232 (“com”-porten)
18
Figure 2.6
Data link layer
19
Note:
The data link layer is responsible for
transmitting frames from
one node to the next.
20
Lager 2
Datalänklagret är protokoll för transmission av ramar
(frames) från en nod till nästa. Detta kan innefatta:
•Fleraccessprotokoll (multiple access control=MAC)
för att undvika kollisioner
•Adressering inom LAN:et/länken (nätverkskortens
fysiska MAC-adresser eller nivå 2-adress).
•Felhantering (t.ex. vid trådlös kommunikation eller
telefonnätsmodem)
Exempel: Ethernet ligger på lager 1 och 2.
21
Figure 2.7
Node-to-node delivery
22
Figure 2.8
Example 1
I Figure 2.8 sänder en nod med fysisk adress 10 en ram (dvs ett
paket på nivå 2) till en nod med fysisk adress 87. De två noderna är
förbundna med en länk. Ramens huvud (header H2) innehåller bl.a.
avsändarens och mottagarens fysiska adress. Ibland används en
svans (trailer T2) som innehåller felrättande och/eller
23
felupptäckande kod.
Example 1
In Figure 2.8 a node with physical address 10 sends a
frame to a node with physical address 87. The two nodes
are connected by a link. At the data link level this frame
contains physical addresses in the header. These are the
only addresses needed. The rest of the header contains
other information needed at this level. The trailer usually
contains extra bits needed for error detection
24
Figure 2.9
Network layer
25
Note:
The network layer is responsible for
the delivery of packets from the
original source to the
final destination.
26
Lager 3
Nätverkslagret ansvarar för
vidareförmedling av paket “end-to-end”, dvs
via kedjan av datalänkar från den
ursprungliga källan till den slutliga
destinationen. Detta innefattar WANadressering (t.ex. IP-adresser) och
routingprotokoll.
Exempel: IP-protokollet.
27
Figure 2.10
Source-to-destination delivery
28
Figure 2.11 Example 2
I figur 2.11 vill vi sända data från
en nod med logisk nätverksadress
(IP-adress) A och fysisk adress 10
till en nod med IP-adress P och
fysisk adress 95. De två enheterna
befinner sig i olika LAN. Därför
kan vi inte enbart använda deras
fysiska adress. Den fysiska
adressen kan enbart användas vid
kommunikation inom ett LAN.
De två routrarna förstår av IPadressen vilken väg paketen ska
vidareförmedlas, och ändrar
paketets fysiska adressering.
29
Illustration of the Source-to-end Delivery at
the Network Layer
 Observe how data are sent from node to node to
reach the final destination.
Animation of Figure 2.11 in the book
30
Figure 2.12
Transport layer
31
Note:
The transport layer is responsible for
delivery of a message from one process
to another.
32
Figure 2.12
Reliable process-to-process delivery of a message
33
Figure 2.14
Example 3
34
Example 3
Figur 2.14 exemplifierar transportlagret (UDPprotokollet). Data som kommer från högre lager förses
med en TCP-header, som innehåller portnummer j och k.
Avsändarprocessens portnummer är j och
mottagarprocessens portnummer är k. Eftersom
meddelandets storlek är större än nätverkslagret kan
hantera, delas datat i två segment (två paket).
Nätverkslagret lägger till nätverksadresserna (A och P)
till varje paket.
35
Lager 4
Transportlagret ansvarar för leverans av
meddelanden “end-to-end”, från en process på
avsändardatorn till en process på mottagardatorn.
Detta kan innefatta:
•portnummer,
•virtuell kretskoppling, dvs flödesstyrning,
felkontroll, segmentnumrering, omsändning,
ordning av segment. (TCP-protokollet. Ej UDPprotokollet.)
36
Figure 2.15
Application layer
37
Note:
The application layer is responsible for
providing services to the user.
38
Lager 5:
Applikationslagret är kommunikationsprotokoll för
att tillhandahålla en komplett
kommunikationstjänst till slutanvändaren.
Exempel:
•HTTP för web
•Telnet för terminalemulering.
•FTP för filöverföring.
•SMTP, POP3 och IMAP4 för Internet e-post
39
Figure 2.16
Summary of duties
40
Repetition: Fysisk adress och nätverksadress
I figur 2.11 vill vi sända data från
en nod med logisk nätverksadress
(IP-adress) A och fysisk adress 10
till en nod med IP-adress P och
fysisk adress 95. De två enheterna
befinner sig i olika LAN. Därför
kan vi inte enbart använda deras
fysiska adress. Den fysiska
adressen kan enbart användas vid
kommunikation inom ett LAN.
De två routrarna förstår av IPadressen vilken väg paketen ska
vidareförmedlas, och ändrar
paketets fysiska adressering.
Adresser till min dator





Fysisk MAC-adress, 48 bitar: 00-00-E2-4F-54-04
Publik IP-adress, 32 bitar: 193.10.250.187.
Privat NAT-IP-adress (Network Address Translation): 10.14.1.63.
IP-subnetmask: 255.255.0.0
DNS-namn (Domain namn Service): mageripc.itm.miun.se, där
itm.miun.se är DNS-suffix, och .se är toppdomän.
 URL till webbsida på webbserver på min dator:
http://mageripc.itm.miun.se:portnummer/filkatalog/filnamn.typ
Portnumret är default 80. Många datorer i världen har DNS-alias ”www”.
 URL till ftp-fil på min dator:
ftp://användanamn:lö[email protected]/filkatalog/filnamn.typ
 Filnamn till fil vid delad diskaccess till min dator:
\\mageripc.itm.miun.se\filkatalog\filnamn.typ (Av säkerhetsskäl inte
tillgänglig utanför nätet.)
 E-postadress till användare på en e-postserver på min dator:
anvä[email protected]
42
System och protokoll för översättning
mellan olika adresseringstekniker
 ARP (Address resolution protocol) översätter IP-adress till fysisk
adress.
 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) kan ge varje dator en
ledig IP-adress, och talar om för en dator med en viss fysisk adress
vilken dess IP-adress är vid varje omstart.
 DNS (Domain Name Server) är ett system av databaser som översätter
mellan IP-adress och DNS-namn.
 NAT (Network Address Translation) är en server, ofta i anslutning
till företagets brandvägg, som modifierar IP-paketen genom att byta ut
intern avsändar-IP-adress och portnummer till extern IP-adress +
portnummer vid utgående paket, och vice versa vid inkommande. På så
sätt kan många dela på samma externa IP-adress.
43