Kapittel 7: Nettverksteknologier
I dette kapitlet ser vi nærmere på:
Kablede nettverk: Ethernet
Funksjon: buss, pakkesvitsjing, adresser
Svitsjet Ethernet, kollisjonsdomene, kringkastingsdomene
Ethernet rammeformat, MAC-adresser, Ethernet-standarder
Trådløse nettverk: Trådløse lokalnettverk (IEEE 802.11)
Standarder, hastigheter
Operasjon i trådløst lokalnettverk (BSS, ESS)
Regulering av mediet: DCF (CSMA/CA), PCF
Sikkerhet

Våre behov for datakommunikasjon
Fire ulike klasser med behov:
Personal Area Network (PAN)
Local Area Network (LAN)
Metropolitan Area Network (MAN)
Wide Area Network (WAN)

Ethernet
Ethernet er den mest utbredte teknologien for etablering av lokalnettverk (LAN)
Tradisjonelt basert på en buss hvor alle tilknyttede noder deler på mediet
Data overføres som pakker (rammer)
Hver ramme inneholder typisk én IP-pakke

Ethernet med buss
Alle noder deler på mediet og hører alt de andre ”sier”
Kun én node kan sende om gangen
Koaksialkabel eller hub + trådparkabler

Ethernet-rammer
Ethernet-rammer adresseres for å angi avsender og mottaker
Alle nettverkskort har en unik 48-bit MAC-adresse (Eksempel: 00:A0:C9:60:26:EE)
Kringkastingsadressen (FF:FF:FF:FF:FF:FF) brukes for å angi at alle nodene i nettverket skal ta imot en pakke

Svitsjet Ethernet
Svitsjen sender rammene kun dit de skal

Aksessmekanismer
Aksessmekanismen må være der for å forhindre kollisjoner
Tre aktuelle mekanismer
Konkurranse (CSMA/CD, CSMA/CA)
Token passing (Token Ring, FDDI)
Polling (IEEE 802.11 PCF)

Kollisjonsdomene og kringkastingsdomene
Kollisjonsdomene = ett og samme lag-1-nettverk. Eksempel: En hub og alle nodene som er knyttet til denne
Kringkastingsdomene = ett og samme lag-2-nettverk. Alle nodene kan snakke direkte med hverandre uten å måtte gå via en ruter. Nodene i samme kringkastingsdomene står som regel i samme IP-nett (Eksempel: 10.0.0.0/24)

Kollisjonsdomene og kringkastingsdomene 2

Regulering av tilgang til mediet med CSMA/CD
I Ethernet med delt medium (koaksialkabel, hub) må tilgang til mediet reguleres så ingen ”snakker i munnen på hverandre”. Trengs ikke når vi bruker svitsjer.
Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD)
Noder som skal sende en ramme lytter på mediet, sender når det blir ledig, detekterer kollisjoner og sender på nytt etter en tilfeldig ventetid hvis kollisjon har oppstått

Ethernet rammeformat
Avsender- og mottakeradresse: 48-bit MAC-adresse
Typefelt: Angir nyttelast, for eksempel 0x0800 for IPv4
Datafelt: Nyttelasten, for eksempel IP-pakke
Pad: Fyll for å oppnå minstestørrelse (64B)
FCS: Sjekksum (CRC32)

Ethernet-standarder
Utvalgte Ethernet-standarder:
10BASE-T: 10 Mbps, TP-kabel
100BASE-TX: 100 Mbps, TP-kabel
100BASE-FX: 100 Mbps, multimodusfiber
1000BASE-T: 1 Gbps, TP-kabel
1000BASE-SX/LX/LH: 1 Gbps, fiber
10GBASE-xxx: 10 Gbps

Trådløse kommunikasjonsbehov
Fire ulike klasser med behov:
Wireless Personal Area Network (WPAN)
Wireless Local Area Network (WLAN)
Wireless Metropolitan Area Network (WMAN)
Wireless Wide Area Network (WWAN)

Trådløse lokalnettverk (WLAN)
WLAN-standarder fra IEEE:
802.11 2 MBps 2.4 GHz 1997
802.11b 11 MBps 2.4 GHz 1999
802.11g 54 MBps 2.4 GHz 2003
802.11a 54 MBps 5 GHz 1999
802.11n  100 Mbps 2.4/5 GHz 2007?

Operasjon i trådløst lokalnettverk
To modi: infrastruktur og ad-hoc
BSS: Ett aksesspunkt og assosierte noder
ESS: Ett eller flere BSS
med felles nettverksnavn
og oppsett
ESSID: Nettverksnavn

Operasjon i trådløst lokalnettverk 2
Tilgjengelig frekvensspekter delt inn i kanaler
Hvert BSS opererer på én kanal
I 802.11b og 11g har vi i praksis bare 3 ikke-overlappende kanaler å velge i. Vi må drive kanalplanlegging.
Klientene kan flytte seg sømløst mellom BSS-er innenfor samme ESS (”roaming”)

Regulering av tilgang til mediet med CSMA/CA (IEEE 802.11 DCF)
Alle nodene i samme BSS deler på mediet, og vi må unngå at de ”snakker i munnen på hverandre”.
Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CD)
Noder som skal sende en ramme lytter på mediet, samt bruker tilfeldige ventetider aktivt for å unngå at kollisjoner oppstår. Kollisjoner kan ikke detekteres direkte, men oppdages ved at det ikke kommer en bekreftelsesmelding (ACK) fra mottaker

Sikkerhet i trådløse lokalnettverk
Utfordringer: avlytting, misbruk av nettet (kapasitet), uautorisert tilgang til ressurser
WEP, MAC-aksesslister, skjult ESSID
WPA: TKIP, 802.1X
IEEE 802.11i (WPA2): AES, 802.1X
Webinnlogging, VPN, krypterte tjenester