Sveučilište u Zagrebu FAKULTET PROMETNIH ZNANOSTI Zavod za informacijsko-komunikacijski promet Katedra za tehniku informacijsko informacijsko-komunikacijskog komunikacijske sustave i mreže prometa Kolegij: Komutacijski procesi i sustavi Umrežavanje i mrežno usmjeravanje
Sadržaj o Osnovni pojmovi o Adresiranje o Pojam mrežnog usmjeravanje o IP adresiranje o OSI referentni model o Odbori za standardizaciju
Mreže i komutacija
Uvod o Mrežno usmjeravanje (eng. Routing) je mogućnost, sposobnost elektroničke komunikacijske mreže za slanjem jedinica informacija od točke A do točke B određivanjem puta kroz mrežu, brzo i efikasno. o Adresiranje (eng. Addressing) dodijeljivanje alfa-numeričkih oznaka svakom čvoru u mreži. Sličnost sa poštanskim adresiranjem. o Primjeri usmjeravanja u svakodnevnom životu: cestovni promet, željeznički promet, poštanski promet. o Usmjeravanje postoji svugdje gdje entitet putuje od toče A do točke B.
Adresiranje Zdravko Dren Vukelićeva 4 10 000 ZAGREB CROATIA
Adresiranje o Analogija sa poštanskim adresiranjem. o Razglednica se šalje najprije u zemlju, grad, određeni poštanski ured prema poštanskom broj, na navedenu adresu. o Nakon što stigne na navedenu adresu, osoba kojoj je namijenjena preuzima brigu o pošiljci, tj. razglednici. o Proces usmjeravanja u poštanskom prometu može se podijeliti u 3 komponente: 1) Način na koji će pošiljka stići na određeni poštanski broj (i ured); 2) Način kako je pošiljka dostavljena na odredišnu adresu; 3) Način na koji je dostavljena primaocu.
Adresiranje o Poštanski ured odakle dolazi razglednica ne mora znati detaljne informacije o primatelju (ime, ulična adresa) o Dovoljan je u tom trenutku broj poštanskog ureda o Poštansko usmjeravanje koristi hijerarhijsko adresiranje
Adresiranje i Internet o Sličnost sa poštanskim adresiranjem. o Koristi se Internet protokol (IP) adresiranje o IP adresa definira dva dijela: 1) Netid (Networks ID) 2) Hostid (Host ID) o Host je krajnja i početna točka komunikacije u Internet mreži o Host je generički naziv koji označava web poslužitelj, email poslužitelj, desktop računalo, laptop itd.
Adresiranje i Internet o Kod svakog sustava za isporuku javlja se potreba za modelom dostave. o Npr. u prilikom slanja pisma, korisnik može zatražiti garanciju dostave pošiljke. o U Internetu se koristi TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet) o TCP je zadužen za pouzdanu dostavu informacija. o IP je zadužen za usmjeravanje.
Adresiranje i Internet o IP ne provjerava da li je informacija pouzdano dostavljena na adresu ili je izgubljena. o Slična stvar je i u poštanskom prometu: dužnost poštara je dostaviti pošiljku na kućnu adresu. o Stanari na toj adresi dužni su osigurati da osoba (primalac pošiljke) primi pošiljku. o Ključna razlika između Interneta i poštanskog sustava: pošiljatelj (host) provjerava da li je primalac (host) dostupan.
Adresiranje i Internet o Nakon uspostave veze, prenose se informacije. o U ovom slučaju poštanski primjer nije adekvatan cestovni prijevoz je puno bolji. o Npr. 100 ljudi koji trebaju stići na isto odredište a samo jedan auto koji može prevesti 5 ljudi.
Adresiranje i Internet o Transfer model Interneta funkcionira na takav način. o Npr. Želite preuzeti datoteku sa poslužitelja (web server) veličine 2 MB. Ne može se preuzeti u jednom komadu, tj. jednoj IP jedinici paketu ili datagramu zbog ograničenja transmisijskog sustava. o To ograničenje se još naziva i Maximum Transmission Unit (MTU). o U primjeru sa jednim autom i 100 ljudi MTU bi iznosio 5 ljudi.
Mrežno usmjeravanje o Naučili ste osnovni princip kako funkcionira adresiranje i mehanizmi prijenosa podataka na Internetu. o Paketi se usmjeravaju od izvorišta prema odredištu. o Na tom putu, paket prolazi mnoga križanja slično cestovnim križanjima. o Križanja u Internetu se nazivaju usmjernicima (eng. Router) o Router čita odredišnu adresu dolaznog paketa te odabire prema određenim kriterijima odlazni link na koji proslijeđuje (eng. Forwarding) paket.
Mrežno usmjeravanje o Slično broju traka i ograničenju brzine određene ceste, link koji povezuje dva rutera ograničen je količinom informacija koje može prenijeti u jedinici vremena bandwidth ili kapacitet linka. o Što će se dogoditi ako se promet iznenadno poveća?
Mrežno usmjeravanje o Za efikasnu dostavu paketa, treba uzeti u obzir nekoliko ključnih čimbenika: 1) Veličina ruterskog međuspremnika (eng. Buffer); 2) Linkovi sa odgovarajućim kapacitetom; 3) Prijenos sa minimalnim greškama; 4) Efikasno usmjeravanje paketa na odgovarajući link. Paket se usmjerava na temelju IP adrese odredišta. Velik broj hostova. Nemoguće je i nepraktično pohraniti adrese svih hostova u svakom ruteru. Za 32 bitnu adresu, teoretski postoji 2 32 hostova. Stoga se pohranjuje samo netid.
IP adresiranje o Jedinstvena identificiranje svih hostova na Internetu. o Hostu se dodjeljuje 32 bitna IP adresa (IPv4). o Navodi su u bit formatu. o Bit s lijeve strane smatra se najvažnijim. o Hijerarhija IP adresiranja, slično kao kod poštanskog broja i ulične adrese, očituje se u dva dijela: 1) Host dio 2) Mrežni dio o o Mrežni dio označava mrežu na koju je host spojen još se naziva i IP prefiks. Host označava svaki pojedini terminalni uređaj u mreži.
IP adresiranje (cont.) Dvije temeljne sheme adresiranja su: 1. Classfull Addressing Scheme (CAS) 2. Classless Interdomain Routing (CIDR)
IP adresiranje
IP adresiranje o KLASA A: prvi bit je 0 a slijedi 7 bitova za mrežni dio što je jednako 128 (=2 7 ) mreža. Host dio sadrži 24 bita. o KLASA B: prva dva bita su 10. Slijedi 14 bitni mrežni dio. Host dio sadrži 16 bitova. o KLASA C: prva tri bita su 110. Slijedi 21 bitni mrežni dio. Host dio sadrži 8 bitova. o KLASA D: koristi se za multicasting. Oznaka je 1110. Multicast adresa znači da je paket namijenjen svakom hostu na Internetu.
Subnetiranje / Mrežna maska o IP adresa 192.168.40.3 je dio Klase C mreže sa adresom 192.168.40.0 sa maskom od 24 bita (/24): o Mrežna adresa sa /21 jest:
Classless InterDomain Routing o CIDR o Koristi eksplicitnu masku sa IPv4 adresnim blokom za identifikaciju mreže, poput 192.168.40.0/21 o Prednost je da se adresni blok može dodijeliti do bilo kojeg bita, bilo /15 ili /20. o Supernetting ili Variable-Length Subnet Masking (VLSM)
Rezervirane IP adrese
Arhitektura (e) A. Arhitektura usluga B. Arhitektura protokolnog složaja C. Arhitektura rutera D. Arhitektura mrežne topologije E. Arhitektura mrežnog upravljanja
Arhitektura usluga o Važan aspekt arhitekture mreže o Best-Effort Service arhitektura paketi se usmjeravaju redoslijedom kojim su došli, tj. pretpostavlja se da ni jedna dva paketa nisu povezana stoga se u tom trenutku usmjeravaju na link koji se čini najpogodnijim. Osigurava pouzdanu dostavu data usluga. o Arhitektura Integriranih usluga ( int-serv ) početak 1990. godine. Omogućava funkcionalnosti usluga koje su stvarno vremenske, interaktivne i koje mogu tolerirati određeni gubitak. Svaka konekcija zahtjeva prethodno definiran kapacitet i određenu rutu (multimedijalne aplikacije). Upotreba ReSerVation (RSVP) protokola.
Arhitektura usluga o Diferencirane usluge ( diff-serv ) - omogućavaju priotirizirane uslužne mehanizme bez saznanja o razini veze. Prioritizacija određenih paketa sa oznakama, tj. kodovima. Kod se označava 6 bitnim poljem u IPv4 zaglavlju. o Dodatne usluge Traffic flow
Arhitektura protokolnog složaja o OSI referentni model:
Arhitektura protokolnog složaja o Mrežni i transportni sloj Mrežni sloj ima ulogu adresiranja IPv4 (32 bit) i IPv6 (128 bit) Transportni soj se nalazi iznad mrežnog sloja te osigurava prijenos (pouzdan ili nepouzdan) Pruža dodatni oblik adresiranja, tzv. port number. TCP i UDP o Aplikacijski sloj SMTP, HTTP, FTP itd
Arhitektura protokolnog složaja (cont.) o Zaglavlje IP paketa: IPv4
Arhitektura protokolnog složaja o Zaglavlje IP paketa: IPv6
Format IPv4 paketa o Version verzija korištenog IP protokola. o Hdr Len duljina IP zaglavlja. o DiffServ oznaka vrste usluge. o Total length ukupna duljina IP paketa. o Identification ako je IP fragmentiran tokom prijenosa, ovo polje sadrži jednaku identifikacijsku oznaku kako bi se identificirao originalni IP paket kojem fragment pripada. o Flags označavaju da li se paket može fragmentirati. o Fragment offset označava točnu poziciju fragmenta u IP paketu.
Format IPv4 paketa (cont.) o Time to live (TTL) kako bi se izbjegla beskonačna petlja, svakom paketu je dodijeljena TTL vrijednost. o Protocol type govori mrežnom sloju destinacijskog čvora kojem protokolu pripada IP paket. o Header Checksum osigurava prijenos bez greške (error-free). o Source address izvorišna adresa. o Destination address destinacijska adresa. o Options dodatne opcije ako je vrijednost Hdr Len > 5. o Data informacija koja se prenosi.
Format IPv6 paketa o Version verzija Internet Protokola (IP). o Traffic class označava Type of Service. o Flow label identifikacija određenog prometnog toga. o Payload length koristi se za informiranje routera o veličini informacije koju paket sadrži.
Format IPv6 paketa (cont.) o Next Header produljenje headera koje se nalazi između IP headera i header gornjeg sloja OSI modela. Sadrži dodatne informacije poput enkripcijskih informacija i detalje o fragmentiranju. Npr. oznaka 59 označava da nema dodatnog zaglavlja nakon fiksnog zaglavlja. o Hop limit broj maksimalnih hop-ova paketa. o Source address izvorišna adresa. o Destination address odredišna adresa. o Data informacija koja se prenosi.
Arhitektura protokolnog složaja
Arhitetkura usmjernika
Arhitektura usmjernika o Ruter ili usmjernik (usmjerivač) pruža nekoliko važnih funkcija za potrebe osiguravanja propisnog i učinkovitog proslijeđivanja paketa: a) PROSLIJEĐIVANJE PAKETA. b) ROUTING PROTOCOL MESSAGE OBRADA. c) SPECIJALIZIRANE USLUGE.
Arhitektura mrežne topologije o Definira kako će mreža biti konstruirana u operativnom okruženju te mora biti skalabilna. o Oblik mreže, tj. topologija može biti: Zvijezda Prstenasta Sabirnica Mesh itd. o Pojam mrežna arhitektura se često koristi umjesto arhitekture mrežne topologije.
Arhitektura mrežnog upravljanja o Održavanje i nadziranje rada mreže. Može se podijeliti u tri razine: 1) Upravljačka razina konfiguracija rutera te Prikupljane i obrada podataka o prometu primjena Simple Network Management Protokola (SNMP) 2) Kontrolna razina razmjena kontrolnih informacija između rutera za potrebe upravljanja raznim funkcijama kao što je uspostava virtualnog linka. 3) Podatkovna razina prijenos podataka (web, email). Sve tri razine koriste IP za komunikaciju.
Arhitektura mrežnog upravljanja
Public Switched Telephone Network o Jedinica informacije u PSTN-u je POZIV. o Koristi globalno primjenjivu shemu adresiranja, poznatiju pod nazivom E.164 adresiranje. o Vrsta hijerarhijskog adresiranja koja označava kod države na najvišoj razini, slijedi kod grada (pozivni broj) te na kroj broj koji je dodijeljen pretplatniku. o Mrežni čvorovi u PSTN mreži nazivaju su SWITCH-evima. o Switchevi su međusobno povezan sa TRUNKGROUP.
Komunikacijske tehnologije o Koriste se za prijenos usluga mrežnog sloja, bilo u PSTN mreži ili Internetu o U tom smisli, komunikacijske tehnologije omogućavaju usluge transporta (ne treba ga povezivati sa transportnim slojem OSI modela) za Internet i PSTN. o Fizička izvedba u obliku vrste korištenog medija. o Tehnologije prijenosa podataka npr. SONET, T1/E1, T3/E3 itd. se definiranim brzinama prijenosa. o Prema OSI modelu, komunikacijske tehnologije se nalaze na sloju 1 i sloju 2
Komunikacijske tehnologije o Modularne brzine prijenosa podataka
Odbori za standardizaciju o Važno je napomenuti da za sve razvijene tehnologije, važnu ulogu imaju standardi. o Definiraju se na temelju određene tehnologije, primjerice T1 pa do formata paketa poput IP paketa. o Standardizacija omogućava razvoj proizvoda od strane više proizvođača te međusobnu interoperabilnost istih. o Postoje dvije vrste standarda: De jure doneseni konsenzusom nacionalnih ili međunarodnih tijela (ITU-T i IETF De facto rezultat napora jednog ili više proizvođača za standardizacijom određene tehnologije formiranjem konzorcija.
Odbori za standardizaciju A. International Telecommunication Union : http://www.itu.int B. Internet Engineering Task Force : http://www.ietf.org C. MFA Forum : http://www.mfaforum.org
Pitanja