Notater
Lysbildefremvisning
Disposisjon
1
Kapittel 5 Nettverkslaget
  • I dette kapitlet ser vi nærmere på:
    • Nettverkslaget
    • IP-protokollen
      • Format
      • Fragmentering
      • IP-adresser
    • Rutere
      • Hierarkisk ruting og ruteaggregering
      • Autonome soner
2
Nettverkslaget
  • Skal overføre data fra transportlaget som pakker gjennom nettverket (Internett)
    • IP-protokollen med pakker og adresser
    • Ruting
    • Feilrapp. og informasjonsprotokoller
  • En protokoll må være implementert i alt utstyr som pakkene passerer
  • Internett tilbyr en datagramtjeneste (IP-pakke) på nettverkslaget


3
Nettverkslaget
4
IP-protokollen (IPv4)
  • Er en upålitelig protokoll
    • Ingen sekvenskontroll, feil eller flytkontroll
  • Opererer forbindelsesløst
    • Ingen oppkobling av en forbindelse
  • Nyttelasten i en IP-pakke kan være hva som helst
    • TCP, UDP, ICMP og IGMP benytter IP-pakker

5
Formatet på en IP-pakke (IPv4)
6
Faktiske verdier i en IP-pakke (IPv4)
7
Fragmentering av IP-pakker (IPv4)
  • Pakker for store for en lenkelagsramme må fragmenteres
  • Hvert fragment har fullstendig header og rutes som en vanlig pakke
  • Fragmentene settes sammen igjen hos mottakeren (forenkler ruterne)
  • Feltene identifikasjon, flagg og fragmentering benyttes for å sette pakkene sammen igjen
8
Fragmentering av IP-pakker (IPv4)
  • Avsender eller mellomliggende rutere kan fragmentere pakker
  • Mottaker setter fragmentene sammen igjen
9
IP-adressering (IPv4)
  • Kommunikasjon krever adressering
  • I Internett brukes IP-adresser som er hierarkisk oppbygd for å fordele trafikken
  • Alle nettverkskort har sin unike IP-adresse


10
IP-adressering (IPv4)
  • En IP-adresse er 32 bit
  • Består av en nettadressedel og en nodeadressedel
  • Eks 200.193.2.3 (punktum desimal form)
  • 11001000 11000001 00000010 00000011
  • Adresseområde 0.0.0.0 – 255.255.255.255
  • 0’te bit (lengst til venstre) overføres først



11
IP-adressering (IPv4)
  • 3 ulike nettverk koblet sammen med en ruter



12
IP-adressering (IPv4)
  • Hele adresserommet benyttes til et lokalnett



13
IP-adressering (IPv4)
  • Adresserommet er delt opp i flere subnett



14
IP-adressering (IPv4)
  • Inndeling av adresserom ved klassebasert adressering



15
IP-adressering (IPv4)
  • Dette adresserommet er avsatt til private adresser



  • Private adresser brukes i interne nettverk
  • Private adresser eksisterer ikke på Internett
  • Interne nettverk med privat adresser kan kobles til Internett via en NAT-ruter




16
Rutere
  • Videresender pakker på den antatt mest gunstige måten ut ifra rutingtabellen
  • Bestemmer ruter - ruting


  • I lokalnettrutere settes tabellen opp manuelt
  • I kjernenettrutere brukes rutingprotokoller



17
Videresende pakker
  • En ruter tester følgende:
    • Er pakken adressert til ruteren selv
    • Sjekksummen for pakkeheader
    • Reduserer TTL-feltet med 1 og sjekker >0
    • Mottakeradressen opp i mot rutertabellen
    • Størrelsen på pakken i forhold til lenkelagsrammen


18
Ruting
  • Hvordan bestemme veien gjennom nettverket? Vi ønsker å velge rute med minst mulig kostnad
  • Kostnad kan være en funksjon av
    • Korteste vei målt, i antall hopp
    • Raskeste vei, målt i kapasitet
    • Strategiske vei, andre hensyn


19
Ruting
  • Rutingtabeller settes ved statiske- eller dynamiske rutingalgoritmer
  • Statiske rutingalgoritmer betyr manuelt
  • Dynamiske rutingalgoritmer betyr at rutingtabellene endres etter trafikkbelastning og topologi
    • Globale rutingalgoritmer setter opp rutingtabellen på bakgrunn av kjennskap til hele nettverket, link-tilstandsalgoritme
    • Desentraliserte rutingalgoritmer utveksler rutingtabeller med sine naborutere, distanse-vektoralgoritme


20
Hierarkisk ruting
  • Tildeling av IP-adresser foregår hierarkisk
  • Enkle IP-adresser representerer hele adresserom
  • Forenkler rutingtabellene i de globale ruterne
  • Adressen 158.38.16.0/20 representerer alle adresser som har de 20 første bitene identisk med denne adressen


21
Hierarkisk ruting


22
Ruteaggregering


23
Hierarkisk ruting
  • Alle noder i samme nett må kjøre må kjøre samme rutingalgoritme for å gi mening
  • Dette medfører problemer med volum (skalering) og administrasjon (hvem bestemmer)
  • Organiserer Autonome Systemer (AS)
    • Hvert AS administreres av en bedrift eller en ISP
    • Innenfor hvert AS brukes samme rutingprotokoll
    • Hver ruter lagrer inform. om de andre ruterne i samme AS
    • AS kobles sammen med gateway rutere
    • Gateway rutere snakker sammen med en egen protokoll
24
Organisering av nettverk
  • De globale ruterne er organisert i autonome systemer (AS)
  • Hvert AS administreres av en bedrift eller en ISP
  • Innenfor hvert AS brukes samme rutingprotokoll
  • Hver ruter lagrer informasjon om de andre ruterne i samme AS
25
Organisering av nettverk
  • Ulike AS kobles sammen av gateway rutere
26
Organisering av nettverk
  • Hvert AS kjører sin intra-AS rutingprotokoll
  • I Internett brukes RIP eller OSPF
    • Routing Information Protocol. En distanse-vektoralgoritme som bruker antall ruterhopp til å bestemme kostnaden (maks 15)
    • Open Shortest Path First. Link-tilstandsalgoritme der hver ruter konstruerer et kart over hele subnettet. Kostnader bestemmes av nettadministrator. Tar over for RIP
27
Organisering av nettverk
  • For å kartlegge ruter mellom ulike AS brukes inter-AS rutingprotokoller
  • Alle AS må bruke samme inter-AS rutingprotokoll
  • I Internett brukes BGP4
    • Hvilke andre AS kan nås fra nabo-AS
    • Sprer informasjon om hvilke subnett som kan nås  til interne rutere
    • Finner de beste rutene til de ulike subnettene



28
Organisering av nettverk
29
Organisering av nettverk
30
Samtrafikk mellom AS i Norge
  • Alle autonome soner i Norge er direkte eller indirekte koblet opp imot NIX’en i Oslo