Kapittel 5
Nettverkslaget
|
|
|
|
|
I dette kapitlet ser vi nærmere på: |
|
Nettverkslaget |
|
IP-protokollen |
|
Format |
|
Fragmentering |
|
IP-adresser |
|
Rutere |
|
Hierarkisk ruting og ruteaggregering |
|
Autonome soner |
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 |
|
|
Nettverkslaget
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 |
|
|
Formatet på en IP-pakke
(IPv4)
Faktiske verdier i en
IP-pakke (IPv4)
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 |
Fragmentering av
IP-pakker (IPv4)
|
|
|
Avsender eller mellomliggende rutere
kan fragmentere pakker |
|
Mottaker setter fragmentene sammen
igjen |
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 |
|
|
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 |
|
|
|
|
IP-adressering (IPv4)
|
|
|
3 ulike nettverk koblet sammen med en
ruter |
|
|
|
|
IP-adressering (IPv4)
|
|
|
Hele adresserommet benyttes til et
lokalnett |
|
|
|
|
IP-adressering (IPv4)
|
|
|
Adresserommet er delt opp i flere
subnett |
|
|
|
|
IP-adressering (IPv4)
|
|
|
Inndeling av adresserom ved
klassebasert adressering |
|
|
|
|
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 |
|
|
|
|
|
|
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 |
|
|
|
|
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 |
|
|
|
|
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 |
|
|
|
|
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 |
|
|
|
|
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 |
|
|
Hierarkisk ruting
Ruteaggregering
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 |
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 |
Organisering av nettverk
|
|
|
Ulike AS kobles sammen av gateway
rutere |
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 |
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 |
|
|
|
|
Organisering av nettverk
Organisering av nettverk
Samtrafikk mellom AS i
Norge
|
|
|
Alle autonome soner i Norge er direkte
eller indirekte koblet opp imot NIX’en i Oslo |