Upload
andrey-sozykin
View
140
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Сети и системы телекоммуникаций
Сетевой уровень
ИМКН УрФУ
2
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Место сетевого уровня в модели OSI
История создания
Назначение сетевого уровня
Задачи сетевого уровня
Маршрутизаторы
Сетевой уровень в стеке протоколов TCP/IP
План
3
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Сетевой уровень (network layer) объединяет сети, построенные на основе разных технологий
• Ethernet• Wi-Fi• MPLS• ATM, TokenRing, FDDI
(устаревшие)
Место в модели OSI
Физический
Канальный
Сетевой
Транспортный
Сеансовый
Представления
Прикладной
4
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Винcтон Серф, Роберт Кан:• Первые выдвинули идею сетевого уровня в 1974• «Отцы» Интернета• Премия Тьюринга
Сетевой уровень - «основа» Интернет
История создания
5
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Мы умеем передавать данные между компьютерами:
• Ethernet• Wi-Fi• и многое другое (было раньше)!
Зачем нужен еще один уровень?
Назначение сетевого уровня
6
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Мы умеем передавать данные между компьютерами:
• Ethernet• Wi-Fi• и многое другое (было раньше)!
Зачем нужен еще один уровень?
Проблемы:• Различия (существенные!!?) технологий канального
уровня• Ограничения по масштабируемости
Назначение сетевого уровня
7
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Сервис• С гарантией доставки и порядка следования
сообщений• С гарантией доставки (Wi-Fi)• Без гарантии доставки (Ethernet)
Адресация• Разный размер, плоская, иерархическая
Широковещание• Поддерживается или нет
Размер пакета (MTU)• Ethernet – 1500, Wi-Fi - 2304
Формат кадра
Различия сетей
8
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Тип сервиса• Кадры из Wi-Fi принимаются с отправкой
подтверждения, а в Ethernet отправляются без подтверждений
Адресация:• Глобальные адреса, не зависимые от конкретных
технологий• Методы преобразования глобального адреса в
локальный (ARP для TCP/IP)
Широковещание:• Пакеты отправляются всем хостам в сети по
индивидуальным адресам
Согласование различий в сетях
9
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Фрагментация
Сеть 1,MTU1
Сеть 2,MTU2
Сеть 3,MTU3
Сеть 4,MTU4
10
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Ethernet – доминирующая технология канального уровня
Wi-Fi – адаптация Ethernet для беспроводной среды:
• Формат адресов одинаков• Формат кадра уровня LLC одинаков• Можно обеспечить согласование Wi-Fi и Ethernet без
маршрутизации (режим моста Wi-Fi маршрутизатора)• Распределительная система Wi-Fi проводная (сейчас
на Ethernet)
Почему нельзя строить сети только на Ethernet?
Ethernet везде!
11
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Таблица коммутации:• Должна содержать MAC адреса всех хостов в сети• Сколько хостов в Интернет?• Сколько памяти нужно для хранения такой таблицы?• Как быстро будет осуществляться поиск?
Отправка пакетов на все порты:• Если коммутатор не знает, где находится хост, он
отправляет кадр на все порты• Сколько «лишних» кадров будет передаваться в
Интернет?
Отсутствие дублирующих путей между коммутаторами:
• STP обнаруживает и отключает дублирующие пути• Активный путь всегда только один
Масштабируемость Ethernet
12
Сети и системы телекоммуникаций. Дополнительные функции коммутаторов
1
STP в локальной сети
2
3
4
5
4
4
8
8
88
12
12
13
Сети и системы телекоммуникаций. Дополнительные функции коммутаторов
1
STP в глобальной сети
2
3
4
5
4
4
8
8
88
12
12
ЕкатеринбургАмстердам
Москва
ЧелябинскСанкт-Петербург
14
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Агрегация адресов:• Работа не с отдельными адресами, а с блоками
адресов• Блок адресов - сеть
Запрет пересылки «мусорных» пакетов:• Пакет отбрасывается, если нельзя определить, куда
его нужно отправлять
Возможность наличия нескольких путей в сети:• Одна из основных причин создания сетей с пакетной
коммутацией• Допускается несколько активных путей• Задача выбора лучшего пути - маршрутизация
Масштабируемость на сетевом уровне
15
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Объединение сетей (internetworking)
Маршрутизация
Обеспечение качества обслуживания
Задачи сетевого уровня
16
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Оборудование
Уровень модели OSI Оборудование
Физический Концентратор
Канальный Коммутатор, точка доступа
Сетевой Маршрутизатор
17
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Маршрутизатор – устройство, объединяющее несколько сетей
Умеет согласовывать различия в сетях
Имеет несколько сетевых интерфейсов и адрес в каждой сети, к которой подключен
Должен стоять на каждой границе объединения сетей
Маршрутизатор
18
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Маршрутизатор
Маршрутизатор 3
Сеть 1
Сеть 3
Сеть 2
Сеть 5Сеть 4
Маршрутизатор 1
Маршрутизатор 2
Маршрутизатор 4
Маршрутизатор 5
IP11 IP12
IP31
IP34
IP33
IP54 IP55
IP45
IP42
IP22
IP23
19
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Маршрутизация (routing) – поиск маршрута доставки пакета между сетями через транзитные узлы – маршрутизаторы
• Учет изменений в топологии сети• Учет загрузки каналов связи и маршрутизаторов
Продвижение (forwarding) – передача пакета внутри маршрутизатора в соответствии с правилами маршрутизации
Маршрутизация
20
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Маршрутизация
21
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Сетевой уровень в TCP/IP
Сетевых интерфейсов
Сетевой
Транспортный
Прикладной
Ethernet WiFi DSL
IP
TCP UDP
HTTP SMTP DNS FTP
ICMP
ARP DHCP
22
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
IP (Internet Protocol) – основной протокол сетевого уровня, обеспечивает передачу данных
ARP (Address Resolution Protocol) – протокол определения локального адреса по глобальному
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) – протокол автоматического назначения IP-адресов компьютерам в сети
ICMP (Internet Control Message Protocol) – управляющий протокол сетевого уровня
Протоколы сетевого уровня TCP/IP
23
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Место сетевого уровня в модели OSI
История создания
Назначение сетевого уровня
Задачи сетевого уровня
Маршрутизаторы
Сетевой уровень в стеке протоколов TCP/IP
Итоги
24
Сети и системы телекоммуникаций. Сетевой уровень
Вопросы?