Hoofdstuk 5 Computernetwerken SOCS Hoofdstuk 5 Computernetwerken

Inhoud Inleiding Fysische Laag Dataverbindingslaag Lokale Netwerken Netwerklaag Netwerken verbinden: internet Transportlaag Naamdiensten Toepassingen

niet-grafische terminals 1. Inleiding 1960 ... 1970 ... mainframe niet-grafische terminals

1. Inleiding (verv.) 1980 ... PC of workstation server

1. Inleiding (verv.) 1.1 Waarom Computernetwerken? 1.2 Componenten in een netwerk 1.3 Digitale Communicatie 1.4 Schakeltechnieken 1.5 Netwerkarchitectuur 1.6 OSI-referentiemodel 1.7 Internet model

1.1 Waarom Comp.netwerken? Gemeenschappelijk gebruik hulpmiddelen apparaten (drukker, scanner, supercomputer, …) gegevens (bestand, gegevensbank, …) Betrouwbaarheid  beschikbaarheid  reserve computer: taken overnemen reserve kopieën van bestanden, ...

1.1 Waarom Comp.netw.? (verv.) Kostenreductie prijs/prestatie: n * prijs(R) < prijs (n * R) dure randapparatuur: print-server, file-server, ... uitbreiden eenvoudiger: extra pc  vervangen computer Communicatiekanaal e-post  gewone post bestanden overhalen  cassettes, CD/DVD versturen elektronisch berichtenbord, e-krant, ...

1.2 Componenten v/e netwerk Beeld van de gebruiker Communicatienetwerk Computernetwerk vs Gedistribueerd systeem Opbouw van een communicatienetwerk Lange afstand communicatienetwerk Lokaal netwerk

Communicatie-netwerk Beeld van de gebruiker Communicatie-netwerk A B

Beeld van de gebruiker (verv.) Communicatienetwerk Vergelijk telefoonnetwerk Centrales, kabels, aansluitpunten Telefoontoestellen, faxtoestellen Kanaal met voldoende bandbreedte (3000 Hz)

Beeld van de gebruiker (verv.) Computernetwerk Communicatienetwerk + aangesloten systemen (PCs, …) Systemen autonoom + identificeerbaar Vb. Gebruiker A wil op B werken Vb. KULeuvenNET

Beeld van de gebruiker (verv.) Gedistribueerd systeem Computernetwerk  1 virtueel systeem Transparante toegang tot drukker Transparante toegang tot bestand Transparant “werk” verdelen

Opbouw v/e comm.netwerk Lange afstand comm.-netwerk WAN (Wide Area Network) Onderling verbonden “schakelaars” Verbindingen (coaxiale kabel, glasvezel, …) Bandbreedte = | hoogste doorgel. freq. - laagste freq. | Routering

Lange afstand comm. netwerk B A  B S1  S3 S1  S4  S3 S1  S2  S4  S3

Opbouw v/e comm.netwerk (2) Lokaal Netwerk LAN (Local Area Network) Binnen 1 gebouw (< 1 km) Geen schakelaars Communicatiebord in PC Bus- of ringnetwerk Routering niet nodig

Lokaal Netwerk (LAN)

1.3 Schakeltechnieken Lijnschakelen Boodschapschakelen Pakketschakelen

Lijnschakelen 3 Fasen: Vergelijk telefoonverbinding Opzetten van een verbinding Ev. onderhandelen Gebruik van de verbinding Slechts kleine vertraging (200.000 km/sec) Verbreken van de verbinding Vergelijk telefoonverbinding  Niet efficiënt gebruikt

Lijnschakelen (verv.) niet gebruikt niet gebruikt tijd resultaat opdracht opdracht opdracht resultaat opdracht niet gebruikt niet gebruikt tijd

Boodschapschakelen Verbindingen gemeensch. gebruikt Boodschap: schakelaar  schakelaar Store-and-forward Grotere vertraging Volledig ontvangen, dan pas verdergestuurd als verbinding vrij Variabele vertraging Wachtrijen

Boodschapschakelen (verv.)  Wachtrij   Wachtrij      

Pakketschakelen Boodschap opdelen in pakketjes Vaak maximale grootte Afzonderlijk over netwerk verstuurd Eventueel verschillende route Lijn slechts korte tijd bezet Vertragingen zijn variabel

Pakketschakelen (verv.) 1 2 3 4 5 6

1.4 Netwerkarchitectuur Communicatie niet eenvoudig Betrouwbaar bit-transport Bepalen van route Opsplitsen in pakketten Samenvoegen van pakketten … Systematische aanpak Problemen afzonderlijk oplossen Gelaagde architectuur: Protocol Dienst

1.4 Netwerkarchitectuur (verv.) Protocol “Regels” Aard en samenstelling van boodschappen Hoe dialoog verloopt protocol entiteit entiteit Dienst Aan gebruikers van “entiteit” Vb. foutvrij transport van pakketten

1.4 Netwerkarchitectuur (verv.) Gelaagde architectuur Logische comm. protocol 2 entiteit entiteit Laag 2 dienst dienst protocol 1 entiteit entiteit Laag 1

1.4 Netwerkarchitectuur (verv.) Gelaagde architectuur protocol 2 entiteit entiteit Laag 2 dienst dienst protocol 1 entiteit entiteit Laag 1

Vb 1: Discuterende Filosofen ザだ ほぽザ バㅊㅍㅐㅎㅸ Ik vind dat men mensen niet mag klonen. Filosoof (Tokio) Filosoof (Gent) taal Tolk Tolk telefoon fax (brief) comm. kanaal Secretaris telefoonnetwerk Secretaresse

Vb 2: Comm. ts Processen x y Proces A op computer x vraagt aan proces B op computer y om bestand “brief.doc” op te sturen Proces A Proces B brief.doc x y

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol zend “brief.doc” Proces A Proces B x y

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol 1200 bytes Proces A Proces B x y

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol OK Proces A Proces B x y

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol Beste rector, Proces A Proces B x y

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol OK Proces A Proces B x y

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol Volgend jaar zal ... Proces A Proces B x y

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol OK Proces A Proces B x y

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol … Proces A Proces B x y

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol EOF Proces A Proces B x y

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Protocol: “dialoog” Hoe boodschappen overgebracht  belangrijk Transportlaag: communicatie tussen processen identificatie: (machinenaam, procesnaam) Netwerklaag: transport over netwerk identificatie: machinenaam

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) A B Transport Netwerk Processen B C D Transport Netwerk x y Communicatie- netwerk Processen B D Transport Netwerk z

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) zend “brief.doc” Proces A Proces B zend “brief.doc” y, B zend “brief.doc” x, A zend “brief.doc” B, A Transport-laag op x Transport-laag op y

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) B, A Transport-laag op x Transport-laag op y y B, A x B, A B, A y, x Netwerk-laag op x Netwerk-laag op y

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) zend “brief.doc” B, A voorstellen door: B, A zend “brief.doc” Hoofding

Vb 2: Comm. ts Processen (verv.) Proces A zend “brief.doc” zend “brief.doc” Proces B zend “brief.doc” y, B zend “brief.doc” x, A Transport-laag op x Transport-laag op y B, A zend “brief.doc” B, A zend “brief.doc” y B, A zend “brief.doc” x B, A zend ... Netwerk-laag op x y, x B, A zend “brief.doc” Netwerk-laag op y

Samenvatting proces gegevens transport hoofding proces gegevens netwerk hoofding proces gegevens transport hoofding

1.5 OSI-Referentiemodel Ontwerp netwerk = complex Decompositie:  manieren OSI: Open Systems Interconnection Open: communicatie tussen versch. systemen Referentie: raamwerk voor ontw. protocols Functionaliteit van elke laag gedefinieerd Kan door versch. protocols gerealiseerd

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.) 7 lagen Hoogste vier: tussen aangesloten systemen Laagste drie: tussen systeem en schakelaar S4 S1 y S3 S2 x

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.) Hoofdstuk 5: Computernetwerken 1.5 OSI-Referentiemodel (verv.) protocol applicatielaag applicatie presentatie sessie transport netwerk dataverbinding fysische applicatie presentatie sessie transport netwerk dataverbinding fysische protocol presentatielaag protocol sessielaag protocol transportlaag N D F N D F protocol netw. laag protocol data. laag protocol fys. laag systeem x S1 S4 systeem y Structuur en Organisatie van Computersystemen

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.) Fysische laag Versturen van bits over fysische kabel Aard van kabel Kenmerken van connectoren Voorstellen van bits op kabel Dataverbindingslaag Creatie van foutvrij comm. kanaal Herkennen van pakketjes Detectie van fouten Controle op stroom van pakketjes (flow control)

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.) Netwerk laag Verkeer van pakketjes door 1/# netwerken 2 soorten diensten: Virtuele verbindingen Datagram dienst Routebepaling Kostendoorrekening Onderling verbinden van netwerken + routebepaling doorheen die netwerken

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.) Transport laag Betrouwbaar communicatie kanaal tussen eindsystemen Efficiënt gebruik comm. Netwerken Multiplexing Meerdere verbindingen tussen eindsystemen Opdelen in pakketjes + samenvoegen Controle op boodschappenstroom (flow control)

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.) Sessielaag Extra hulpmiddelen voor samenwerking via betrouwbaar communicatie kanaal Organisatie van dialoog: vb. Beurtelings zenden Plaatsen van synchronisatiepunten (voor hervatten van dialoog na fout)

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.) Presentatielaag Behoud van betekenis van informatie Keuze van voorstelling van gegevens “op de kabel” ASCII vs EBCDIC 16-bit, 32-bit, … integers met 2-complementvoorst. ... Ev. vercijfering van gegevens (confidentialiteit!) Ev. compressie van gegevens

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.) Applicatielaag Hoogste laag Applicaties, geschreven door eindgebruikers Sturing van robots, elektronisch geldverkeer, … Standaard applicaties Elektronische post (X400) Overdracht van bestanden (FTAM) Deelproblemen RPC (remote procedure call)

1.5 OSI-Referentiemodel (verv.) Belangrijk referentiemodel Niet basis voor praktische protocols Definitie te lang geduurd Ondertussen: Internet groeiend succes

1.6 Internet model Nooit formeel gedefinieerd Geleidelijk aan gegroeid Slechts 5 lagen Geen sessielaag (toch weinig functionaliteit) Geen presentatielaag ( elk appl.protocol moet dit definiëren)

1.6 Internet Model (verv.) OSI referentiemodel Internet model applicatie presentatie sessie transport netwerk dataverbinding fysische Applicatie transport netwerk dataverbinding fysische OSI referentiemodel Internet model

 Inhoud Fysische Laag Inleiding Dataverbindingslaag Lokale Netwerken Netwerklaag Netwerken verbinden: internet Transportlaag Naamdiensten Toepassingen 

2.1 Basisbegrippen Analoog versus Digitaal Periodiek Signaal Analoog: continu Digitaal: discreet Periodiek Signaal G(t) = c0 +  ak sin(2kf t) +  bk cos(2kf t) Transmissiemedia Gevlochten koperparen Coaxiale kabels (basisband, breedband) demo

2.2 Digitale Communicatie Digitaal signaal: 0-en en 1-en +5V 0V -5V 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 Synchronisatie ts zender & ontvanger Ev. speciaal bitpatroon begin van bitstroom

2.2 Digitale Communicatie (verv.) Vervorming Verzwakking Beperkte bandbreedte + var. vertraging Omgevingsfactoren: ruis +5V 0V -5V

2.3 Modems Digitaal signaal over kanaal met beperkte bandbreedte Modem = modulator – demodulator

2.3 Modems Draaggolf Modulatie Amplitude Frequentie Fase # Veranderingen per tijdseenheid = BAUDRATE # Bits-per-tijdseenheid = n x BAUDRATE Voorbeelden: V32: 2400 baud, 16 combinaties = 4 bits  2400 x 4 = 9600 bps V34: 2400 baud, 4096 comb. = 12 bits  2400 x 12 = 28.800 bps

Cursustekst Hoofdstuk 5: pag. 1  pag. 23