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

Prezentace na téma: "Počítačové sítě Implementace RM OSI Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 1."— Transkript prezentace:

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

2 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

3 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

4 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

5 Počítačové sítě Vrstva datových spojů Různé síťové architektury používají stejné přenosové technologie (např. technologii IEEE 802.3 používají architektury TCP/IP, NetWare, AppleTalk…) – hybridní sítě – multiprotokolové směrovače, přepínače Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 5 IEEE 802.3 TCP/IP NetWareAppleTalk

6 Počítačové sítě Vrstva datových spojů Jedna síťová architektura může využívat různé přenosové technologie pro distribuční služby (TCP/IP využívá IEEE 802.3, IEEE 802.11, SONET…) Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 6 TCP/IP IEEE 802.3 IEEE 802.11SONET

7 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

8 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

9 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

10 N2 N1 Počítačové sítě - Vrstva datových spojů 10 A PDU DATA 1 2 3 7 5 6 4 7 5 6 1 2 3 4 1 2 3 1 2 3 AC B B PDU DATA C PDU DATA Počítačové sítě Vrstva datových spojů DATA Rámec technologie A Rámec technologie BRámec technologie C N3

11 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

12 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

13 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

14 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

15 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

16 Formát rámce HDLC Flag – příznak začátku a konce rámce – „01111110“ 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

17 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

18 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

19 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 1 1 1 2 max. 150021 architekturatyp protokoluhodnota pole TCP/IPIP0x0021 AppleTalkDDP0x0029 NetWareIPX0x0026

20 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

21 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

22 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

23 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