Počítačové sítě Implementace RM OSI Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 1

Počítačové sítě Protokoly, 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 - Vrstva datových spojů 2

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 sítě - Vrstva datových spojů 3

Počítačové sítě Vrstva 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 – 08:00:20OUI (Organization Unique Identifier) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 4

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Různé síťové architektury používají stejné přenosové technologie (např. technologii IEEE používají architektury TCP/IP, NetWare, AppleTalk…) – hybridní sítě – multiprotokolové směrovače, přepínače Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 5 IEEE TCP/IP NetWareAppleTalk

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Jedna síťová architektura může využívat různé přenosové technologie pro distribuční služby (TCP/IP využívá IEEE 802.3, IEEE , SONET…) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 6 TCP/IP IEEE IEEE SONET

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 7

Počítačové sítě Vrstva datových spojů 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 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 8

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 9 N1 N2 R1 R2 N4N5 A B C Přenosové technologie A, B, C N3 Princip přepínání paketů a směrování

N2 N1 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 10 A PDU DATA AC B B PDU DATA C PDU DATA Počítačové sítě Vrstva datových spojů DATA Rámec technologie A Rámec technologie BRámec technologie C N3

Počítačové sítě Vrstva datových spojů 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 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 11

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 12

Počítačové sítě Vrstva datových spojů 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“ Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 13

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) 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 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 14

Počítačové sítě Vrstva datových spojů 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 15

Formát rámce HDLC Flag – příznak začátku a konce rámce – „ “ Další protokoly vrstvy datových spojů – WAN – protokoly LAP – protokol PPP – ATM Počítačové sítě Vrstva datových spojů Protokol HDLC Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 16 FlagAdresaŘízeníDATAFlag 8 b. 8 b.8 b. proměnlivá délka 16 b. 8 b. FCS

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 17

Počítačové sítě Vrstva datových spojů 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) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 18

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Formát rámce PPP Pole „protokol“ určuje typ protokolu, jehož PDU je v rámci zapouzdřeno NCP – podpora několika síťových architektur Počítačové sítě - Vrstva datových spojů Flag 7E Flag 7E Adresa FF řízení 03 protokol FCS DATA max architekturatyp protokoluhodnota pole TCP/IPIP0x0021 AppleTalkDDP0x0029 NetWareIPX0x0026

Počítačové sítě Vrstva datových spojů Protokol PPP LCP - řízení spoje Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 20 LCP Link Control Protocol Navázání, dohod o konfiguraci, ukončení 0xC021 PAP Password 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 spojů 21 5 Bytů48 Bytů 4 Generic Flow Control GFC 8 Virtual Path Identifier VPI 16 Virtual Channel Identifier VCI 384 DATA 8 Header Error Control HEC 4 řídící bity Počítačové sítě Vrstva datových spojů

Architektura ATM Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 22 podvrstva konvergence – aplik. služby pro vyšší vrstvy AAL (ATM Adaptation Layer) podvrstva sestavování a rozebírání buněk (48 B) zajišťuje dopravu buněk mezi ATM uzly PHY (ATM Physical Layer) přímým vysíláním do přenosového média nebo pomocí přenosového systému SONET/SDH sestavení a směrování rámců ATM Layer multiplexování virtuálních kanálů (VC) sdružování VC do virtuálních cest (VP) Vyšší protokoly pro přenos obrazu, přenos zvuku, přenos dat

Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 23 virtuální kanály virtuální cesty VP:VC přepínač VP přepínač koncový ATM/Ethernet switch uzel ATM síť Počítačové sítě Vrstva datových spojů