I n t e r n e t It is better to know some of the questions than all of the answers., James Thurber

Problem 1: Problem i routade nät Pretty Ugly

Problem 2: Nya trafikkrav n Nya typer av applikationer med nya krav –Video, telefoni, bankärenden n Servicegarantier, Multicast, Realtidskrav –QOS n Hur skall resurshanteringen implementeras? –Trafikstyrning (jmf kap 6) –Accesskontroll, policing, trafikformning…

Nya trafikkrav, fts Router/Switch dt Router/Switch Ger max delay 4 Ger max delay 3 A B C B får 1 Mbps C fär 2 Mbps A begär +/- 10kbps/min A får kö på högsta prioritet Best effort 1Mbps 99% av tiden dt’ Länken klarar 1Mbps

Problem 3: Ta betalt ? That's explosions you have to take.

Internet problem, sammanfattning Problem 1: Kapacitetsproblem i routade nät Problem 2: Nya applikationer med nya trafikkrav - Servicegarantier - Multicast - Realtidskrav Problem 3: Ta betalt för tjänster ! Mäta tjänst ! Problem 4: Övervakning ! Av vem ? Var ? Problem 5 : Säkerhet, access, kryptering Problem 6... : Säkra investeringar i utrustning, applikationer, kunskap, skalbart, inkrementellt införande Half Full

TCP ! TCP HTTP Källa :MCI/NSF OC3Mon

TCP sändare, beteende Variant av sliding window Mottagare Sändare N+2 N N+1 Starta med litet sändarfönster (antal paket) öka storleken exponentiellt tills systemet chokar RTT (Round Trip Time) i beräkningar t Cwnd= 1 Ack 1 Cwnd= 2 Ack 2 Cwnd= 3 Cwnd= 4 Inte så långsamt! Skicka 2 nya pkt3 pkt4 pkt Ack 3 Cwnd= 2

TCP, congestion avoidance Congestion = för många paket på väg in i systemet Slow start Congestion avoidance (öka wnd med ett bara om alla paket i wndw-1 ack) t

TCP mottagare, beteende (enklaste fallet) Sändare N+2 N N+1 Mottagare schemalägger Ack, för varje med- delande som väntas. Något annat än rätt meddelande triggar omedelbar ack på det som kommit. Om inget Ack kommer sänds paket igen efter time out Ack N+1 Ack N+3 Mottagare Nästa jag vill ha är N+1! Ack N+1 N+1 N+3 Ack N+1

TCP mottagare, beteende Om Ack, uppdatera fönster Fast retransmit: 3 st missar av samma typ triggar omsändning utan att vänta på time out därefter fast recovery = bara cong. avoid Om time out anses paket förlorat, congestion, minska fönster, slow start + cong. avoid Sändare N+2 N N+1 Ack N+1 Mottagare Ack N+1 N+3

TCP, elevfråga LAN Host Mobile Host WWW server 1ms 33ms 72ms Båda noderna har samma tillgängliga bithastighet och vill hämta en WWW-sida på servern Är TCP rättvis? Skissa dataöverföringen utan förluster

TCP, elevexempel n Trådlösa nät tappar paket oftare än andra nät. I andra nät tappas bara paket vid congestion. n Hur reagerar TCP? n Rita en skiss som visar nätbelastningen från en applikation som tappar tre paket vid olämpliga tillfällen.

IP, Strategi och teknik

Varför krångla till det med realtidsservice ? n ”Bandbredden oändlig”, ”Tbps i fiber”? n ”Enbart prioritet på trafik räcker” n ”Applikationer får anpassa sig, vara smarta”

IETF och Realtidsservice n RFC 1633, ”Integrated services in the Internet architecture, An overview” n Okay, realtidsservice behövs n Använd Internet, bygg inget nytt nät ! –Behåll och fixa till IP n Både best effort och realtidstjänster

IETF och Realtidstjänster  Resurshantering princip  Applikation får resurser bara om de finns tillgängliga  Trafikhantering princip  Applikationen får behålla resurser den garanterats  Applikationen skall inte kunna snika åt sig n Flöde, serie av paket med gemensam källa, mål och QOS

IETF och Realtidsservice  Nätet måste ha tillstånd (ickeIPiskt) Router  Nätet måste ta betalt för att hindra missbruk? (ickeIPiskt) Try not to have a good time. This is supposed to be educational. Charles Schulz

Tekniker för att åstadkomma strategi

IPv6

IPv6 n adresser ( mer än 2 32 ) n Flow id, underlättar resursreservation, 24 bitar n Trafikklass, 8 bitar n Fix längd på header, färre fält i header, bara source får dela upp paket n Ny mjukvara i router och host ! n Krav från trådlösa (miljoner apparater) n Standardprotokoll i 3G

Multicast n Sparar bandbredd n IP v4 –D-typ adress 1110…. i IPadress n IPv6 –Multicast adress n Fler än i v4 n Scope field –Anycast adress –Adress till en i en grupp, t.ex well known server Flödet delas av A,B A B I cannot teach anybody anything, I can only make them think. Socrates

IGMP  Host ansöker, sätter multicastadress på nätverkskort  Router pollar mottagare “vill ni ännu ?” –( , TTL=1 )  En host svarar (när timer löser ut och ingen annan har svarat)  Mappning finns D-adress- MAC multicastadress Host Multicast grupp Server IGMP GW Host

IP routing n OSPF, RIP … fungerar nu n Multicast routing –MOSPF, PIM, DVMRP n NHRP, Next Hop Resolution Protocol n QoS routing "..It don't mean a thing if you cain't get that Ping...." Dizzy Gillespie, 1946

Integrated services n RSVP n Service reserveras för ett flöde (applikation) hela vägen mellan mottagare och sändare n Router intelligent (alla !) n Serviceklassser –Garanterad service –Controlled load –Best effort Som vd för vårt bolag söker vi en toppkraft, som kan koka kaffe

RSVP n Reserverar resurser från mottagare till sändare n Transporterar inte data, inget routingprotokoll, sköter inte multicast n Soft state hos router

RSVP (Hidden) n Reserverar resurser från mottagare till sändare n Transporterar inte data, inget routingprotokoll, sköter inte multicast n Soft state hos router MottagareRouterSändare 1. IGMP group join2. Path message 3. Resv message 4. Admission control 5. Data

Differentiated service n Trafik klassificeras och märks i ingångsrouter (IPv4 en Byte i header) n Litet antal serviceklasser n Adaptiv och bithastighetsbegränsad trafik förutsätts

Differentiated service R1 Klass 1 Klass 2 Klass 3 S R2 Klass 1 Klass 2 Klass 3 R3 Klass 1 Klass 2 Klass 3 ? Routrar som ej stödjer Diffserv ? Routrar som har olika regler för sortering i klasser

Tjänsteklasser diffserv Premium service/Expediated forwarding –RFC 2598 –Låga fördröjningar för bithastighetsbegränsad trafik n Assured forwarding –RFC 2597, fyra klasser, fyra nivåer av ”drop precedence” n Best effort, gamla vanliga Internet n Många olika möjliga n ISP, Tillverkare bestämmer, ej IETF –IETF standardiserar byggblock att välja bland

Differentiated service n Två typer av trafik förutsätts –Adaptiv, typ TCP –Bithastighetsbegränsad, trafik som uppför sig ? Uppför sig all trafik :> (UDP streaming med dubblerade paket ”för säkerhets skull”)

Exempel, Assured service Trafik som överträder befogenheter. Märks och kan kastas i första hand. Trafik som beter sig (ingen garanti att den inte kastas) Assured service t 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%

Affären n I högtalaren –”Just nu säljs blodpuddingen för 2kr kilot i 2 minuter”, och kunderna rusar som idioter till blodpuddingsavdelningen Då annonseras i högtalaren –”Vi delar ut fänkål gratis i 5 sekunder från nu, och alla rusar hals över huvud dit”. Man står som sliten mellan fänkål och blodpudding. –”Nu är det 30% avdrag i kassan i 1 minut”, det enda man hunnit plocka på sig är 2 kilo blodpudding och man vräker ner alla varor som råkar vara i närheten av korgen. En massa varor som affären ville bli av med.

Paketschedulering (rep) n Vilka paket skall få tillgång till nätet ?

COS-Class of service, WFQ (rep) n Kategorisering baserad på vem användaren är, vilken applikation som kör eller något annat kriterium. n Strategi bestäms av administratören av systemet (ej IETF, Göran Persson) n Mappas mot Precedence/TOS byte “Dsbyte” i Diff-Service n Olika typer av paketschedulering, WFQ..

Congestion – nätmördaren (rep) n Orsaker? n Vilka paket skall kastas när resurser skall sinas ? Många tänker över sina liv, det vore bättre om de tänkte under dem.

RED ex: RED - random early detection Kastar paket i router från när TCP vräker på över viss nivå Sändarna upptäcker att paket försvinner och backar innan congestion blir för svår. Kan användas om flöden inte har mer än 1 paket i kö (pga TCP beteende)

Elevuppgift, RED n När skall man slänga? n Var skall man slänga? n Vad skall man slänga? AAB DDD WFQ:

Weighted RED n Använder Precedencebitar (3st) i IP header för att slänga paket värda. –Det finns ingen rättvisa i nätvärlden –Vart tar alla tappade paket vägen ? Pakethimlen 1Kgip 7Kgip 10Kgip 5Kgip10Kgip 1Kgip Random Order

RED Time Queue depth

RED + Distribuerar paketförluster över tiden +Undviker synkroniserad slow start + Håller köerna korta, bra för totala fördröjningen

UDP? n Vad händer med UDP-strömmar när TCP backar undan för stockning? Hong, ”Evaluating the impact of emerging streaming media applications on TCP/IP performance” UDP load TCP (konstant belastning) UDP Congestion starts

UDP och congestion n Lösningsförslag (se artiklar) n IP + ATM (ABR) n Network border protocol (2000) n Early regulation of unresponse flows (1999) n Diffserv

Hur koppla diffserv med LAN? QoS på LAN? IEEE 802.1p, 802.1q n Prioritering av paket på Ethernet n Lager 2 ! (TOS i IP lager 3) n 8 nivåer (3 bitar) n Kräver utbyte av utrustning n Kompis med IEEE 802.1q n Behövs det?

Skillnad mellan paketbaserat och uppkopplongsorienterat? Hur få det bästa från båda världar? 1. Uppkoppling? 2. Snabb switch?

Skillnad mellan paketbaserat och uppkopplongsorienterat? Hur få det bästa från båda världar? 1. Uppkoppling RSVP – uppkoppling hela vägen Diffserv – prioriterade flöden 2. Snabb switch Utnyttja kort adress som läggs utanpå paket

Switch på lager 2 ? –Ingen nätverksadress –Begränsad räckvidd (Ethernet) –Olika adresstyper (MAC) n ! –Virtuella LAN, Spanning tree algoritm –LANE, Ethernet switch Till filosofiska institutionen : Hur kan man köra mot färdriktningen ?

HP Procure Switch 8000m

Switch på lager 3 n ? –Buffring för att hitta adress i IP paket -> DELAY –Hitta väg i tabell medan paket väntar -> DELAY n CISCO, TAG switch n IPSILON, IP-switch n 3-COM, FAST-IP ”Det här är en boll, den har 3 hörn”

MPLS, Multiprotocol label switching n Nu : Router matchar prefix i routertabell för att hitta utport n Med MPLS utport hittas med index i tabell ! (bussnabbt) PrefixLabel UtportOutlabel / / Routertabell : Label,COS !, Stack indicator, Time to live Eth. header Lager 3 header 20b 3b 1b 8b Cost Efficient

Diffserv + MPLS n Protokoll för att bygga upp tabeller n Varje flöde med viss prioritet RA-RB kan ha egen label n ISP bestämmer, förhandlar MPLS H R RA Diff- serv RR R R RB 1->2 2-> /2-> /22->2 Bandwidth broker

End to end QOS, fts n H kan använda DSbyte, eller RSVP eller båda eller ingen (H vet om data viktigt) n R kan använda DSbyte om nödvändigt (undvika congestion) n R på randen till Diff-servområde avgör om en RSVP-begäran skall accepteras n Bandwidth broker i varje moln samordnar Diff- serv HH Intserv RSVP RR RR RR How stands it at? - It is evenly distributed pains.

Winsock 2 n TCP/IP koppling för windows n API, SPI (service provider interface) n Applikation oberoende av TCP/IP Applikation WS2-32.dll TCP/IP, IPX/SPX,... API SPI Skall supporta QOS (RSVP) Multicast support för IP

Internet 2 n Nya subsuperinternet i USA och Europa –Experimentplattformar för nya applikationer, protokoll och tekniker. n Internet 2 (Universitet) – n vBNS (NSF) –Ovanpå ATM OC12 (622Mbps) n GEANT Hur man ritar en cirkel. Tryck ner spetsen och för runt stiftdelen, avsluta med fyrkant

 Don't worry, I'm sure it's dead by now.  I dunno, press the button and find out.  Hello, is anyone home?  Oops.  Don't worry, it's not contagious.  Trust me, I know what I'm doing.  Awright, let's see, how do we work this thing?  He can't hear us, he's miles away.  I'm sure this isn't the poisonous kind.  Whatever you do, do not drop that.  Don't worry, we outnumber them.  Of course it's safe!  No, this tribe is peaceful!  So, you're sure this isn't loaded? Famous last words...

IP tekniker,fts

RTP Realtime Transport Protocol, RFC 1889 Ger applikation flöde A-B t.ex radio/video IDE ! Har man bara bandbredd och en rejäl buffert ordnar det sig (fel, jitter -> delay) Utnyttjar multicast i underliggande lager MBONE, H.323, MPEG II

RTCP n Real time control protocol n Kontrollprotokoll till RTP n Rapporter till sändare t.ex jitterinfo n Info om t.ex deltagare i konferens n RTCP “Bye”

RTSP n Real time streaming protocol n Protokoll för uppspelning av MM-filer  Delar upp MM-filen i bitar (lagom stora)  Fyller upp användarens buffert  Uppspelningen startar hos användaren  RTSP fyller upp bufferten allteftersom den töms

RTSP, fts + Man slipper skicka hela filen innan man börjar titta. n Play, stop... n Använder RTP, RTCP, UDP n Real audio, Real video n Klarar multicast n “Studeras av IETF”

Elevfråga: Streaming till hemmen onödigt ? n Film 1timme n Hur mycket hårddisk behövs? n Nedladdningstid över ADSL? n Nedladdningstid över LAN (10Mbps) Civil War

Smart drugs

H.32x n Familj av standarder för att transportera ljud och video över nät 56kbps-2Mbps n Exempel ur familjen n G.711, G för ljud n H.261, H för videokomprimering n H.310/H.321 anpassar till ATM n H.324 anpassar till POTS n H.323 anpassar till nät utan QOS t.ex LAN,IP

H.32x, fts n pkt-pkt, pkt-multipkt via multicast stöds n Använder standards –för komprimering (t. ex H.261) –för signalering (t. ex Q.931) –för transport (t. ex RTP) ->Leverantörsoberoende -> Plattformsoberoende -> Nätverks/protokollsoberoende -> Komplicerad

H.323 protokollstack IP TCPUDP KontrollData H.225H.245T.120G.711H.26xRTCPGate- keeper reg, adm.. RTP AudioVideo A/V kontroll Kontroll

T.120 n Samling av protokoll för datakommunikation i realtid pkt-multipkt n Byggkloss för att göra delade applikationer, nätverksspel... n Exempel ur famiglia : –T.124 Konferensprotokoll –T.122,T.1125 Multipkt service –T.126 Protokoll för utbyte av bilder n Brett stöd från leverantörer,Plattformsoberoende, Nätverksoberoende

Server eller serverless ? Video ! WWWserverWWWsida Länk Videofil Video ! Video server WWWsida Länk Videodata HTTP Video stream + kvalitet + eff. bithast. + admiss. control + copyright WWWserver - £$ - kompl., admin. - felkälla Small Fortune