Protokolle-1

V e r t e i l t e
S y s t e m e
Protokolle
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-1
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Kommunikationssubsystem
Ein System, welches innerhalb eines verteilten
Systems für den Nachrichtentransport zwischen Kommunikationspartnern (= Prozesse)
zuständig ist (Hardware und Software).
Der Nachrichtenaustausch erfolgt ohne manuelle Eingriffe und dergestalt, dass die spezifizierte Quality-of-Service für den Nachrichtenaustausch (Bitfehlerrate, maximale
Verzögerung, etc.) erfüllt ist.
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-2
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Kommunikationssubsystem
Beispiele:
• Bussystem für die Kommunikation zwischen
geographisch eng benachbarten Rechnern
(Rechner als Kommunikationspartner)
• Mittels eines Kommunikationskanals verbun-
dene Rechner (Benutzerprozesse als Kommunikationspartner).
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-3
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Netzwerktypen
Local Area Network (LAN): Kommunikationssubsystem mit einer geographisch konzentrierten, räumlichen Verteilung der Rechner
(meistens innerhalb eines Gebäudes).
Hohe Datentransferraten von 100 MBit/s (Fiber
Distributed Data Interface FDDI, Fast Ethernet) und mehr (155 MBit/s Asynchronous
Transfer Mode ATM).
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-4
V e r t e i l t e
S y s t e m e
LAN (Forts.)
Lose Kopplung der Rechner durch Austausch
von Nachrichten.
Broadcast als grundlegender Betriebsmodus
(Routing (Wegewahl) ist nicht notwendig).
Nachrichten werden direkt (ohne Zwischenspeicherung) vom Sender zum Empfänger übertragen.
LAN ist eine gemeinschaftlich genutzte Ressource (maximal ein Sender pro Zeit).
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-5
V e r t e i l t e
S y s t e m e
LAN (Forts.)
shared medium
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-6
V e r t e i l t e
S y s t e m e
LAN (Forts.)
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-7
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Netzwerktypen (Forts.)
Wide Area Networks (WAN): Kommunikationssubsystem mit grosser geographischer Verteilung (Länder und Kontinente).
Datentransferraten sind abhängig von der verwendeten Technologie (Integrated Services Digital Network (ISDN): Basisanschluss: 2 x 64
KBit/s Daten + 1 x 16 KBit/s Signalisierung;
B-ISDN mit ATM: 34 MBit/s - 155 MBit/s).
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-8
V e r t e i l t e
S y s t e m e
WAN (Forts.)
Lose Kopplung der Rechner durch Austausch
von Nachrichten.
Kommunikationskanal zwischen Sender und
Empfänger besteht aus einer Anzahl von
Verbindungen, geschaltet zwischen Vermittlungsknoten. Routing und Zwischenspeicherung von Nachrichten auf den
Vermittlungsknoten ist notwendig.
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-9
V e r t e i l t e
S y s t e m e
WAN (Forts.)
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-10
V e r t e i l t e
S y s t e m e
WAN (Forts.)
Terminologie:
• Host: Sender oder Empfänger von Nachrich-
ten.
• Packet-switching exchange (PSE): Vermit-
tlungsknoten von Nachrichten zwischen
Sender, Empfänger und anderen PSE.
• Router: PSE in Datengrammnetzen (z.B. IP)
• Switch: PSE in ATM
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-11
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Netzwerktypen (Forts.)
Metropolitan Area Network (MAN): Kommunikationssubsystem mit einer geographischen
Verteilung zwischen LAN und WAN.
Anmerkung: Das Aufkommen von B-ISDN
(Broadband-ISDN) und ATM verwischt die
Abgrenzung von LAN, MAN und WAN. BISDN ist eine Technologie für lokale und globale Kommunikation mit einheitlichen Eigenschaften.
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-12
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Netzwerktypen (Forts.)
Internetwork: Kommunikationssubsystem,
welches mehrere Netzwerke zu einem logischen
Netzwerk zusammenfasst. Die verwendeten
Technologien und Protokolle sind transparent.
Beispiel: INTERNET
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-13
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Internetwork (Terminologie)
Interworking Unit (IU) ist eine Netzkomponente, welche zwei oder mehr Netzwerke
verbindet. Eine Protokollkonversion wird
durchgeführt, wenn die verbundenen
Netzwerke unterschiedlichen Typs sind.
• Gateway: IU mit Protokollkonv.
• Router: Netzverbund auf Schicht 3
• Bridge: Netzverbund auf Schicht 2
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-14
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Internetworks (Forts.)
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-15
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Protokolle
(Kommunikations-) Protokoll: Menge von Konventionen, um die Kommunikation zwischen
durch Nachrichtenaustausch interagierenden
Kommunikationspartnern (= Prozesse) zu
regeln.
• Konventionen bezüglich der zeitlichen Reihen-
folge von Interaktionen.
• Konventionen bezüglich der Datenformate der
ausgetauschten Nachrichten.
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-16
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Protokollschichten
• wohldefinierte Unterteilung in Form einer
Protokollhierarchie
• n-te (Protokoll-) Schicht basiert auf (n-1)-ter
Schicht
• n-te Schicht benutzt Dienst der (n-1)-ten
Schicht und ihre eigenen Funktionen, um neue
Dienste zu schaffen, welche der (n+1)-ten
Schicht verfügbar sind.
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-17
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Protokollschichten (Forts.)
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-18
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Protokollhierarchien
Eine Protokollhierarchie wird auch Protocol
Suite oder Protocol Stack genannt.
Beispiele:
• OSI Basic Reference Model
• TCP/IP Protocol suite
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-19
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Open Systems Interconnection (OSI)
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-20
V e r t e i l t e
S y s t e m e
OSI (Forts.)
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-21
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Internet Protocol Suite
Transmission Control Protocol (TCP): Verbindungsorientiertes und zuverlässiges Protokoll für
die Übertragung von Datenströmen zwischen
Sender und Empfänger.
User Datagram Protocol (UDP): Verbindungsloses und unzuverlässiges Protokoll für die
Übertragung von Nachrichten zwischen Sender
und Empfänger.
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-22
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Internet Protocol Suite (Forts.)
Internet Protocol (IP): Verbindungsloses Protokoll für die Übertragung von Nachrichten
(maximale Länge: 64 KBytes = 65535 Bytes),
welches einen unzuverlässiges Dienst realisiert.
Maximum Transfer Unit: Maximale Länge
einer Nachricht im untergelagerten Netzwerk:
• Ethernet: 1500
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-23
V e r t e i l t e
S y s t e m e
TCP/IP Protokollschichten
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-24
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Anwendungen auf TCP/IP
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-25
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Internet Adressen
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-26
V e r t e i l t e
S y s t e m e
IP Paketformat
01234
Vers
8
HLEN
16
19
Diensttyp
31
Gesamtl‰nge
Flags
Identifikation
Protokoll
Lebenszeit
24
Fragment-Offset
Kopf-Pr¸fsumme
IP-Adresse des Senders
IP-Adresse des Empf‰ngers
IP-Optionen (falls vorhanden)
Daten
Ö
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-27
"Padding"
V e r t e i l t e
S y s t e m e
Asynchronous Transfer Mode (ATM)
ATM erlaubt die Übertragung von Daten beliebigen Typs (Multimedia-Daten) mit hoher
Bandbreite und garantiertem Quality-of-Service.
ATM ist ein fast-packet-switching Netzwerk
basierend auf cell relay (Pakete fester Länge; 53
Bytes).
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-28
V e r t e i l t e
S y s t e m e
ATM Protokollschichten
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-29
V e r t e i l t e
S y s t e m e
ATM Protokollschichten (Forts.)
Der ATM Adaptation Layer dient der Abbildung höherer Schichten (z.B. TCP/IP) auf den
ATM Layer mit einer fixen Zellenlänge (und
vice versa).
Der ATM Layer befasst sich mit Routing,
Verkehrsmanagement und Multiplexen. Multiplexen bezeichnet das Zusammenfassen mehrerer Zellströme auf dem selben Kanal.
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-30
V e r t e i l t e
S y s t e m e
ATM Terminologie
Ein Virtual Channel (VC) ist eine logische unidirektionale Assoziation zwischen zwei Endpunkten über einen physikalischen Kanal zwischen Quelle und Senke.
Als Virtual Path (VP) wird ein Bündel von VC
bezeichnet. Dieses Bündel wird über den gleichen physikalischen Kanal zwischen Vermittlungsknoten (Switching nodes) geschaltet.
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-31
V e r t e i l t e
S y s t e m e
ATM Terminologie (Forts.)
Ein VP Switch vermittelt VP. Eine RoutingTabelle definiert, welcher eingehende VP auf
welchen ausgehenden VP vermittelt wird.
Ein VP/VC Switch vermittelt VP und VC. Dazu
wird eine Routing-Tabelle benutzt, welche
eingehende VP/VC auf ausgehende VP/VC
abbildet.
© by B. Plattner & T. Walter (1999)
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-32
V e r t e i l t e
S y s t e m e
ATM Pakete (ATM Cells)
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-33
V e r t e i l t e
S y s t e m e
ATM Netzwerke
© by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor’s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg
Institut für
Technische Informatik und
Kommunikationsnetze
Protokolle-34