Počítačové sítě Implementace RM OSI Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Implementace RM OSI User-end (počítač) implementuje všechny vrstvy Směrovač (router) implementuje 1. až 3. vrstvu. Směrování (routing) se provádí na vrstvě L3 Přepínač (switch) implementuje 1. a 2. vrstvu. Přepínání (switching) se provádí na vrstvě L2. Hub a repeater pouze zesiluje/obnovuje signál (vrstva L1) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Protokoly, architektura Otevřené systémy 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 dané síti Síťová adresa (logická) identifikátor sítě + identifikátor uzlu Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Protokoly, architektura Síťová adresa (vrstva síťová) – logická adresa (přiřazená - konfigurovaná) Adresa MAC (Media Access Control) – adresa síťového rozhraní (fyzická - HW) na vrstvě datového spoje (L2). MAC adresa je permanentně vložena výrobcem do paměti síťové karty (NIC) Směrování –stanovení přenosové cesty pro paket (PDU síťové vrstvy – L3) mezi směrovacími zařízeními a koncovými uzly na základě logické síťové adresy cílového uzlu Přenosové technologie (např. Ethernet) zajišťují distribuci rámců mezi síťovými zařízeními a koncovými uzly na základě adresy fyzického rozhraní MAC Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Adresa MAC – adresa fyzického síťového rozhraní 48 bitů (6 oktetů) – vyjádřená 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 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Formát MAC adresy Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Multiplexing síťových architektur Různé síťové architektury používají stejné přenosové technologie (např. technologii IEEE 802.3, Ethernet..) používají architektury TCP/IP, NetWare, AppleTalk aj.) Hybridní sítě – multiprotokolové směrovače, přepínače Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Multiplexing přenosových technologií (protokolů datového spoje) Jedna síťová architektura může využívat různé přenosové technologie pro distribuční služby (TCP/IP využívá IEEE 802.3, IEEE 802.11, SONET…) V jedné síti infrastrukturu vytvářejí různorodá síťová zařízení Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů 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 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Směrování Probíhá na 3. vrstvě RM OSI – vrstva L3 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 – vrstva L2 Pakety spojové vrstvy (rámce ) jsou na přepínačích (switch) přepínány mezi fyzickými porty podle cílové MAC adresy Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Princip přepínání paketů a směrování Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Protokoly WAN a protokoly LAN Protokoly WAN (point-to-point) 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 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů 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) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Přehled protokolů WAN Protocol HDLC (High-Level Data Link Control) Normalizovaný protokol ISO – základ dalších protokolů („příbuzné protokoly“ používají obdobný formát rámce) Formát rámce HDLC Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů 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“ 3 režimy přenosu dat NRM (Normal response mode) – v nevyvážené konfiguraci pouze primární stanice zahajuje přenos dat (half-duplex režim) ARM (Asynchronous response mode) – v nevyvážené konfiguraci přenos dat může zahájit i sekundární stanice (málo používaný režim) ABM (Asynchronous balanced mode) – vyvážená konfiurace s kombinovanými stanicemi (full-duplex režim) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů 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) 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) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Přehled protokolů WAN Protokoly vrstvy datových spojů pro sítě WAN odvozené od protokolu HDLC Protokoly LAP (Link Access Protocol) Protokol PPP (Point-to-Point Protocol) Protokol původně určený pro hlasové a video přenosy ( přenosy s přepínáním paketů) Protokol ATM (Asynchronous Transfer Mode) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Protokoly 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 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Protokol PPP (Point-to-Point Protocol) PPP je určený pro dial-up přístup do internetu (modemy) pro řízení datových spojů mezi směrovači (vysokorychlostní spoje) PPP se používá na různých fyzických kanálech (sériový, telefonní /dial-up /, „trunk“ spoj, bezdrátové spoje v mobilních sítích …) Využití u ISP (DSL) Zapouzdření PPPoE (PPP over Ethernet) Zapouzdření PPPoA (PPP over ATM) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů PPP specifikuje 2 úrovně protokolů pro řízení spoje – LCP (link control protocol) pro řízení sítě – NCP (network control protocol) LCP Autentizace koncových uzlů (PAP, CHAP, EAP) Autokonfigurace, navázání a ukončení spojení NCP Protokoly pro síťové protokoly (IP, IPX, …) Pro dohadování specifických parametrů Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Formát rámce PPP NCP – podpora několika síťových architektur Architektura Typ protokolu Hodnota pole Protocol TCP/IP IP 0x0021 AppleTalk DDP 0x0029 NetWare IPX 0x0026 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Protokol PPP LCP - řízení spoje Protokol Funkce protokolu Hodnota pole Protocol LCP Link Control Protocol Navázání, dohody o konfiguraci, ukončení 0xC021 PAP Password Authentication Protocol „Slabá“ autentizace klienta (heslo) 0xC023 CHAP Challenge Authentication Protocol „Silná“ autentizace klienta na výzvu (šifrovaná) 0xC223 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Protokol ATM (Asynchronous Transfer Mode) Počítačové sítě Vrstva datových spojů 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 53 B Virtuální adresace (virtuální cesty s virtuálními kanály) Formát rámce Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Architektura ATM – koncepce se značně odlišuje od RM OSI Počítačové sítě - Vrstva datových spojů

Počítačové sítě Vrstva datových spojů