NÄTVERKSPROTOKOLL

Föreläsning 11 - 9.10.2008

INNEHÅLL- ATM (Asynchronous Transfer Mode)- ADSL (Assymetric Digital Subscriber Line)- ATM och ADSL- Protokoll för mobil datakommunikation- Allmänt om Mobile IP protokollet

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Är ett nätverksprotokoll som kodar data till små celler av fast storlek

Utvecklades under mitten av 1980-talet

Målet var att designa en enskild nätverkssteknologi som klarar av att transportera effektivt bl.a. real-time video och audio

Är en förbindelseorienterad teknologi där en virtuell fröbindelse sätts upp mellan två noder innan datakommunikation kan påbörjas

Är ett “cell relay, packet switching” protokoll

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Cell relay innebär att data som skall transporteras spjälks upp i små paket (celler) av bestämda storlekar

En ATM cell har storleken 53 bytes

I ATM celler kan man transportera bl.a. användardata telefontrafik IP-paket

Arbetar “i princip” på länknivå men i praktiken passar inte ATM in i OSI-modellen eftersom ATM kan omfatta olika lager vid olika tillfällen

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

ATM beskriver inte (till skillnad från Ethernet) fysiska egenskaper för transmissionskanaler

ATM teknik är designat att i princip fungera över vilka typer av transmissionskanaler som helst

Andra skillnader mellan ATM och Ethernet är: ATM använder sej inte av routing. I stället används ATM swtichar/växlar

för att sätta upp en point-to-point förbindelse mellan ändpunkter och data transporteras direkt från källa till destination

I stället för att använda dataramar av obestämd längd som i Ethernet använder ATM celler (små paket) av bestämd storlek

ATM hanterar bandbärden bättre än Ethernet eftersom det inte finns routrar mellan två ändpunkter och eftersom paketen/cellerna alltid är lika stora

ATM teknologi är dyrt jämfört med Ethernet

ATM: Användningsområde

I Finland spreds ATM från Tammerfors Tekniska Högskola där man startade ett forskningsprojekt inom ATM

Syftet med projektet var att utveckla ATM-teknikens applikationer och skaffa praktisk erfarenhet som de finska företagen kunde utnyttja

Vid mitten 90-talet förverkligade man ett nät som sammanbinder Universitens kampusnät m.h.a ATM-teknik

Överföringshastigheterna var till en början 155Mbps

Under 2000-talet har förbindelserna försnabbats till 622Mbps

ATM: Användningsområde

När Gigabit Ethernet började utvecklades började man runt år 2002 byta ut ATM tekniken mot Gigabit Ethernet

Trots detta har ATM inte ännu försvunnit utan används ännu av vissa ADSL operatörer

ATM: Nätverksarkitektur

Ett ATM nät består av terminaler och knutpunkter

I dagens läge är en ATM terminal i praktiken oftast någon form av router mellan ett ATM-nät och ett annat typ av nät, t.ex. Ethernet

Med knutpunkter menas antingen växlar (switches) eller hubbar

En ATM hubbs uppgift är att koncentrera flera linjer till en linje som den transporterar vidare

En ATM-växel är att styra trafik till rätt ställe i nätverket

En bild över hur ett ATM-nätverk kan se ut på tavlan!!!

ATM: UNI och NNI

Det finns två olika anslutningstyper mellan utrustningen i ATM-nät: UNI: User-Network Interface NNI: Network-Network Interface

NNI gränssnittet används inom ett ATM nät för att koppla ihop knutpunkter (t.ex. mellan två ATM växlar)

UNI används för att förena ATM-terminaler eller ATM routrar till ATM-nätet.

ATM: Cellens struktur

ATM: Cellens struktur

Varje ATM cell är 53 bytes stor

De 5 första bytes utformar ATM cellens huvud (header)

De resterande 48 bytes består av ATM cellens data

Förklaringar på bilden på föregående slide: GFC = Generic Fow Control, används för att signalera till

användarens utrustning att nätverket ej kan ta emot mera data för tillfället

VPI = Virtual Path Identifier, “vägnummer” för en “väg” som leder till den nod dit paketet skall

VCI = Virtual Circuit Identifier, anger vilken “Fil” på vägen som cellen skall transporteras över

ATM: Cellens struktur

Förklaringar på bilden på föregående slide (..forts): Payload Type = Anger om bl.a. om cellen innehåller

användardata eller styrinformation för nätverket CLP = Cell Loss Priority, 1= låg prioritet (förlust av cellen

acceptabelt), 0=hög prioritet. HEC = Header Error Control, Checksumma för at se om det

har blivit något fel vid överföring, dvs. om datat förvrängts i samband med överföringen.

ATM: Adressering I stället för globala adresser (som inom IP) använder ATM endast

lokala adreser (VPI och VCI) med vilka en ATM-växel klarar av att koppla en cell vidare

VCI (Virtual Circuit Identifier) är en virtuell kanals betäckning dit en förbindelses alla celler hör

VPI (Virtual Path Identifier) är en virtuell stig/väg som används för att binda ihop flera virtualförbindelser till en enhet

På det här sättet kan man genom att använda VPI snabbt koppla ATM-celler vidare utan att behöva undersöka cellens övriga värden.

På en virtualstig/väg flöder inget data

ATM: Adressering

Förhållandet mellan VPI och VCI: Se tavlan!!!

I en ATM-cell för NNI-trafik är 12 bitar recerverat för VPI och 16 bitar för VCI

Kan därför finnas 4096 olika virtualstigar och 65536 olika kanaler / stig

Således kan det finnas maximalt 268 miljoner olika virtualförbindelser i ett ATM nät.

ATM: Anpassningsnivåer (Adaption Layers)

P.g.a. ATM cellens begränsade storlek måste data från övre protokollnivåer spjälkas upp och passas in i 48 byte stora delar

Av den här orsaken har man specificerat 4 olika ATM anpassningsnivåer: AAL 1-5.

AAL1 och 2 är ämnat för anpassning av vanlig data- och taltrafik

AAL 3 och 4 är i dagens läge i praktiken oanvända

AAL5 används för bredbandsförbindelser

ATM: Anslutningstyper

Med en virtualkrets (Virtual Circuit) menas en förbindelse mellan två noder som stöder endast en servicenivå åt gången

Det finns två olika förbindelsetyper: PVC (Permanent Virtual Circuit) - En förbindelse som antas

finnas en längre tid. Nätverksprametrarna för en sådan förbindelse programmeras in i nätverkets utrustning

SVC (Switched Virtual Circuit) - En förbindelse som skapas och läggs ner dynamiskt

ATM: ServicenivåerEn av de största fördelarna med ATM är dess förmåga att erbjuda

åt kunder förbindelser enligt deras behov och inte enligt nätets kapacitet

På det sättet kan man skapa olika typer av nätverksförbindelser till olika typer av kunder över samma fysiska linje

Olika servicenivåer som man kan definiera för ATM virtualkretsar: CBR (Constant Bit Rate) - En fastslagen maximal hastighet VBR (Variable Bit Rate) - Kan få en tillfällig högre hastighet

under en viss tid ABR (Available Bit Rate) - Får använda all bandbredd som

finns kvar / finns tillgängligt UBR (Unspecified Bit Rate) - Samma som ovan men finns en

minimihastighet

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)Möjliggör osymmetrisk dataöverföring över ”beställningslinje”

En beställningslinje innebär inom ADSL en vanlig telefonlinje

Osymmetrisk dataöverföring betyder en snabbare förbindelse mot användaren (downlink) och en långsammare förbindelse från användaren (uplink)

ADSL utnyttjar högre frekvenser än de som används för tal och fax

Av den orsaken kan tal och data transporteras över en telefonlinje utan att störa varandra

ADSL standarder

ADSL: Nätverkskomponenter

En ADSL linje bildas mellan ett ADSL modem (som finns i en kunds utrymmen) och DSL-hubb (i operatorns utrymmen) som kallas DSLAM

ADSL-modemets uppgift är att transformera om digitalt data som kommer från kundens inre nätverk till analogt data som transporteras över telefonnätet.

ADSL-modemet tar emot datapaket som kommer från inre nätet och skickar sedan dessa vidare över ADSL-linjen ofta m.h.a ATM-tekniken.

ADSL-modem kan grovt draget delas in i två olika grupper: ”Bridging”- ellr ”routing” ADSL

ADSL-modem

Ett ”bridging” ADSL modem fungerar lite på samma sätt som en nätverksswitch

När en dator kopplas till ett ”bridging” ADSL-modem får den en publik IP-adress som tilldelas av operatören

Ett ”routing” ADSL är ett ADSL modem som också har funktionen av en router

Bakom ett ”routing” ADSL modem kan man bygga upp ett eget privat nätverk

ADSL: DSLAM

DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) är en apparat som finns på operatörens sida

DSLAMs uppgift är att dela upp kundernas digitala linjer i kanaler/circuits och koppla de vidare till ADSL-nätet

En DSLAM finns oftast fysiskt lokaliserad i en telefoncentral

ADSL nätets infrastruktur

Kan delas upp i Accessnät (Access network) Regionaldatanät (Regional Broadband Network) Basnät (Core Network)

Se bild på tavlan!

ADSL: Accessnät

Accessnätets uppgift är att koppla upp kunderna till nätet

En kund kopplas upp till nätet via operatorns ”hub” m.h.a. en ADSL förbindelse

Kundens ADSL modem skapar en ATM förbindelse till operatorns DSLAM

Som fysiskt media använder man vanliga telefonlinjer

DSLAM hör till accessnätet men den kan också anses höra till regiondatanätet

DSLAM är i princip en kopplingspunkt mellan accessnätet och regiondatanätet

ADSL: Regiondatanät

Regiondatanätet (eller eng. Regional Broadband Network) täcker ett visst geografiskt område

I detta nät samlar man ihop kunders olika dataströmmar och skickar vidare till operatorns basnät via switchar

I den här delen av nätverket sker överföringsmediernas och teknikernas konverteringar t.ex.

Kopparkabel -> fiberkabel ATM-teknik -> Ethernet-teknik

ADSL: Basnät

Basnätets (eller eng. Core Network) viktigaste uppgift är koppla vidare trafik som kommit från ADSL-kunder till Internet

Att förverkliga en ADSL förbindelse m.h.a. ett ATM-regiondatanätKundens datorn ansluts till ADLS-modemet via kundens äget nät

Vanligtvis kopplas datorn till modemet med en Ethernet-kabel

ADSL-förbindelsen förverkligas genom att koppla ihop beställarens ADSL-modem med någon typ av kopparkabel till operatorns DSLAM

Ovanför den fysiska överföringsvägen används olika typer av ADSL-kodningstekniker och ovanför dessa kan ATM användas som ADSL:s dataöverföringsteknik

M.h.a. ATM skapar man en virtuell kanal (VC) mellan kundens modem och operatorns första router via operatorn ATM nät

Protokoll för mobil datakommunikation

Antalet mobila datorer, såsom “Laptoppar”, fickdatorer och smarttelefoner, har ökat enormt under de senaste åren

Samtidigt har nätverkens natur börjat ändra på så sätt att i stället för att en och samma dator alltid är fysiskt placerad på samma ställe tar man i stället datorn ”under armen” och pluggar den i nätet var som helst

Vanligare blir också att man fysiskt rör sej hela tiden medan man har en kontinuerlig Internet förbindelse igång. (T.ex. sitter i en buss, eller tåg)

Av dessa orsaker blir behovet för stöd av mobilitet i nätverk allt vanligare

Protokoll för mobil datakommunikation

IP-protokollet har ingen stöd för mobilitet

En IP adress uppgift var från början att definiera både en nods lokalisation i nätverket och en nods identitet

Ett antal olika protokoll har utvecklats / är under utveckling vars syfte är att ge stöd för:

Mobilitet - En dator skall alltid vara åtkomlig via en och samma adress oberonde var datorn fysiskt är uppkopplad till nätet och en dator skall kunna ha en kontinuerlig nätkontakt även om den mitt under en session (t.ex. videostreaming-session) förlyttar sej från ett fysiskt nät till ett annat och byter IP-adress

Roaming - En dator skall kunna ”gästa” i ett främmande nät

Protokoll för mobil datakommunikation

Protokoll som utvecklats / håller på och utvecklas för mobil datakommunikation är bl.a.

Mobile IPv4 Mobile IPv6 HIP (Host Identity Protocol)

Mobile IP protokollet arbetar på nätverksskiktet och tillåter en mobil dator att förflytta sej mellan olika fysiska nätverk men ändå vara åtkomliga via samma IP adress

Mobile IP är ett tilläggsprotokoll för IP

Mobile IPv4 är designat för IPv4 och Mobile IPv6 är designat för IPv6

Mobile IP: begrepp

Mobile Node (MN) - Är en dator som byter nätverkslokalisation men kan ändå kommunicera med andra Internet noder utan att byta IP adress

Correspondent Node (CN) - Är en mobil eller stationär dator som kommunicerar med en mobil nod

Home network - Är det nät som mobila noden ”normalt” är uppkopplad till, hemnät

Foreign network - Ett nätverk som mobila noden är uppkopplad till när den är utanför sitt hemnät

Foreign Agent (FA) - Är programvara som erbjuder tjänster åt en mobi nod när den är lokaliserad i ett främmande nät. Typiskt implementeras FA i det främmande nätverkets router

Mobile IP: begrepp

Care-of- Address (CoA) - Är en IP adress som en mobil nod får när den är lokaliserad i ett främmande nät. Vid kommunikation levereras datapaket till mobila nodens CoA genom tunnling.