Datornätverk A – lektion 2 MKS B – lektion 2 Kapitel 2, TCP/IP-modellens 5 nivåer

Chapter 2 Network Models

Figure 2.17 The OSI seven layer model

The Layers of OSI Model End System Intermediate System R Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Intermediate System Network Data Link Physical

Summary of OSI Layer Functions Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical To allow access to network resources To establish, manage and terminate sessions To move packets from source to destination; to provide internetworking To transmit bits over a medium; to provide mechanical and electrical specifications To translate, encrypt and compress data To provide reliable end-to-end message delivery and error recovery To organize bits into frames, to provide node-to-node delivery

The OSI layers 1. Physical layer 2. Data link layer Transmission of unstructured bit stream Deals with the mechanical, electrical, functional and procedural characteristics to access the physical medium 2. Data link layer Provides reliable transfer across the physical link between two ends connected via single link Deals with data packets called frames. Can add header and trailer Two sub-layers: Logical Link Control (LLC): Error control, flow control Media Access Control (MAC): Addressing, collision avoidance

The OSI layers 3. Network layer 4. Transport layer Provides upper layers with independence from the data transmission and switching technologies accross internetwork Responsible for source-to-destination delivery, addressing and routing in the internetwork 4. Transport layer Provides transparent transport of data between end points that might not be connected via single link Provides source-to-destination connection, error recovery and flow control

The OSI layers 5. Session layer 6. Presentation layer Provides the control structure for communication between applications (dialog control) Establishes, manages and terminate connections (sessions) between cooperating applications 6. Presentation layer Provides independence to the application processes from differences in data representation 7. Application layer Provides access to the OSI environment for users and provides distributed information services

Protocol Suites Open System Interconnection (OSI) Internet (TCP/IP) Today used mostly as a reference model Prevously used in X.25 based protocols Internet (TCP/IP) Most popular suite today Xerox Networking Sysytems (XNS) System Network Architecture (SNA – IBM) Digital Network Architecture (DNA – DEC) NetBIOS (Software interface) AppleTalk

The TCP/IP five layer model

Ethernet, PPP over modems Figure 2.2 Internet layers Example protocols: HTTP, SMTP, FTP, Telnet TCP, UDP IP Ethernet, PPP over modems

TCP/IP Protocol Suite De facto (and after that de jure) standards Open Modifications and newly proposed protocols are published in form of RFC (Request for Comments) RFCs as well as drafts are published on the Internet For example at www.rfc-editor.org An RFC becomes a standard when it is: Stable and well understood Technically competent Implemented on multiple independent places

The TCP/IP Protocol Suite (Cont.) Allows computers of many sizes, vendors and operating systems to communicate with each other History: Developed as de facto standard before OSI 1960’s: started as goverment financed research project 1990’s: most widely used form of networking Forms the basis for the Internet (capital “I”) (a WAN that spans the globe)

Figure 2.4 An exchange using the Internet model H – header (pakethuvud): control data added at the front end of the data unit T – trailer (svans): control data added at the back end of the data unit Trailers are usually added only at layer 2.

Protocol N on device A and on B are peers (”varandras likar”). Figure 2.3 Peer-to-peer processes Protocol N on device A and on B are peers (”varandras likar”).

Figure 2.5 Physical layer

Note: The physical layer is responsible for transmitting individual bits from one node to the next.

Lager 1 Det fysiska lagret ansvarar för transmission av enskilda databitar från en nod till nästa. Detta kan innefatta: Kontakter Elektriska nivåer Modulation Multiplextekniker Bitsynkronisering Kretskoppling Exempel: RS232 (“com”-porten)

Figure 2.6 Data link layer

Note: The data link layer is responsible for transmitting frames from one node to the next.

Lager 2 Datalänklagret är protokoll för transmission av ramar (frames) från en nod till nästa. Detta kan innefatta: Fleraccessprotokoll (multiple access control=MAC) för att undvika kollisioner Adressering inom LAN:et/länken (nätverkskortens fysiska MAC-adresser eller nivå 2-adress). Felhantering (t.ex. vid trådlös kommunikation eller telefonnätsmodem) Exempel: Ethernet ligger på lager 1 och 2.

Figure 2.7 Node-to-node delivery

Figure 2.8 Example 1 I Figure 2.8 sänder en nod med fysisk adress 10 en ram (dvs ett paket på nivå 2) till en nod med fysisk adress 87. De två noderna är förbundna med en länk. Ramens huvud (header H2) innehåller bl.a. avsändarens och mottagarens fysiska adress. Ibland används en svans (trailer T2) som innehåller felrättande och/eller felupptäckande kod.

Example 1 In Figure 2.8 a node with physical address 10 sends a frame to a node with physical address 87. The two nodes are connected by a link. At the data link level this frame contains physical addresses in the header. These are the only addresses needed. The rest of the header contains other information needed at this level. The trailer usually contains extra bits needed for error detection

Figure 2.9 Network layer

Note: The network layer is responsible for the delivery of packets from the original source to the final destination.

Lager 3 Nätverkslagret ansvarar för vidareförmedling av paket “end-to-end”, dvs via kedjan av datalänkar från den ursprungliga källan till den slutliga destinationen. Detta innefattar WAN- adressering (t.ex. IP-adresser) och routingprotokoll. Exempel: IP-protokollet.

Figure 2.10 Source-to-destination delivery

Figure 2.11 Example 2 I figur 2.11 vill vi sända data från en nod med logisk nätverksadress (IP-adress) A och fysisk adress 10 till en nod med IP-adress P och fysisk adress 95. De två enheterna befinner sig i olika LAN. Därför kan vi inte enbart använda deras fysiska adress. Den fysiska adressen kan enbart användas vid kommunikation inom ett LAN. De två routrarna förstår av IP-adressen vilken väg paketen ska vidareförmedlas, och ändrar paketets fysiska adressering.

Illustration of the Source-to-end Delivery at the Network Layer Observe how data are sent from node to node to reach the final destination. Animation of Figure 2.11 in the book

Figure 2.12 Transport layer

Note: The transport layer is responsible for delivery of a message from one process to another.

Figure 2.12 Reliable process-to-process delivery of a message

Figure 2.14 Example 3

Example 3 Figur 2.14 exemplifierar transportlagret (UDP-protokollet). Data som kommer från högre lager förses med en TCP-header, som innehåller portnummer j och k. Avsändarprocessens portnummer är j och mottagarprocessens portnummer är k. Eftersom meddelandets storlek är större än nätverkslagret kan hantera, delas datat i två segment (två paket). Nätverkslagret lägger till nätverksadresserna (A och P) till varje paket.

Lager 4 Transportlagret ansvarar för leverans av meddelanden “end-to-end”, från en process på avsändardatorn till en process på mottagardatorn. Detta kan innefatta: portnummer, virtuell kretskoppling, dvs flödesstyrning, felkontroll, segmentnumrering, omsändning, ordning av segment. (TCP-protokollet. Ej UDP- protokollet.)

Figure 2.15 Application layer

Note: The application layer is responsible for providing services to the user.

Lager 5: Applikationslagret är kommunikationsprotokoll för att tillhandahålla en komplett kommunikationstjänst till slutanvändaren. Exempel: HTTP för web Telnet för terminalemulering. FTP för filöverföring. SMTP, POP3 och IMAP4 för Internet e-post

Figure 2.16 Summary of duties

Repetition: Fysisk adress och nätverksadress I figur 2.11 vill vi sända data från en nod med logisk nätverksadress (IP-adress) A och fysisk adress 10 till en nod med IP-adress P och fysisk adress 95. De två enheterna befinner sig i olika LAN. Därför kan vi inte enbart använda deras fysiska adress. Den fysiska adressen kan enbart användas vid kommunikation inom ett LAN. De två routrarna förstår av IP-adressen vilken väg paketen ska vidareförmedlas, och ändrar paketets fysiska adressering.

Adresser till min dator Fysisk MAC-adress, 48 bitar: 00-00-E2-4F-54-04 Publik IP-adress, 32 bitar: 193.10.250.187. Privat NAT-IP-adress (Network Address Translation): 10.14.1.63. IP-subnetmask: 255.255.0.0 DNS-namn (Domain namn Service): mageripc.itm.miun.se, där itm.miun.se är DNS-suffix, och .se är toppdomän. URL till webbsida på webbserver på min dator: http://mageripc.itm.miun.se:portnummer/filkatalog/filnamn.typ Portnumret är default 80. Många datorer i världen har DNS-alias ”www”. URL till ftp-fil på min dator: ftp://användanamn:lösenord@mageripc.itm.miun.se/filkatalog/filnamn.typ Filnamn till fil vid delad diskaccess till min dator: \\mageripc.itm.miun.se\filkatalog\filnamn.typ (Av säkerhetsskäl inte tillgänglig utanför nätet.) E-postadress till användare på en e-postserver på min dator: användarnamn@mageripc.itm.miun.se

System och protokoll för översättning mellan olika adresseringstekniker ARP (Address resolution protocol) översätter IP-adress till fysisk adress. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) kan ge varje dator en ledig IP-adress, och talar om för en dator med en viss fysisk adress vilken dess IP-adress är vid varje omstart. DNS (Domain Name Server) är ett system av databaser som översätter mellan IP-adress och DNS-namn. NAT (Network Address Translation) är en server, ofta i anslutning till företagets brandvägg, som modifierar IP-paketen genom att byta ut intern avsändar-IP-adress och portnummer till extern IP-adress + portnummer vid utgående paket, och vice versa vid inkommande. På så sätt kan många dela på samma externa IP-adress.