Grundlagen der Kommunikationstechnik (3) OSI-Sichtwin/vorlesungen/GrundlagenKT-OSI-Sicht.… · OSI - Open Systems Interconnection Ziel und Inhalt der Vorlesung Prof. Dr.-Ing. habil.
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4 Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Winkler ::: https://www.telecom.hs-mittweida.de
OSI-Ziel war es:
Begriffe, Methoden, Verfahren zu standardisieren,
um Interoperabilität zwischen Endsystemen und Anwendungen
verschiedener Hersteller, unabhängig von deren Hardware- und
Betriebssystemplattform, zu sichern.
Heute gibt es kaum verteilten Anwendungen, die einen vollständigen OSI-
Kommunikationsstapel nutzen. Die OSI-Schichtdienste, vor allem in den
höheren Schichten, sind zu komplex und damit auch deren Protokolle.
Aber, alle neuen Kommunikationsstapel wurden und werden OSI-basiert entwickelt, beispielsweise: – GSM (Global System for Mobile communication, standardisiert durch ETSI)
– LAN (IEEE 802.3,4,5,11,15, standardisiert durch IEEE)
– VoIP (standardisiert durch IETF)
– UMTS, LTE (standardisiert durch 3GPP)
OSI - Open Systems Interconnection
OSI-Standardisierung bei ISO und ITU
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Schichtstandards: für Dienste und Protokolle (X.211-X.219, X.222-X.229, X.233-X237)
Ergänzende Standards: – Sicherheitsaspekte – Benennung und Adressierung – Schichtung in der Anwendung (X.207, ISO 9545 Application Layer Structure), – Transfersyntax (ASN.1: X.208, ISO 8824, X.209, ISO 8825),
Anwendung Anwendung
1 Physical
2 Data Link
3 Network
4 Transport
5 Session
6 Presentation
7 Application
Physical medium
Allg
em
ein
e S
tan
dard
s:
X.2
00
, IS
O 7
49
8
X.2
10
, IS
O 8
509
Service definitions
X.217 bis X.219
X.216, ISO 8822
X.215, ISO 8326
X.214, ISO 8072
X.213, ISO 8348
X.212, ISO 8886
X.211, ISO 10022
Connection mode protocol specifications
X.227 bis X.229
X.226
X.225
X.224
X.223
X.222
- -
-
Connectionless mode protocol specifications
X.237
X.236
X.235
X.234
X.233
OSI - Open Systems Interconnection
OSI-Standardisierung: Beispiele für Standards
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ISO7498 Information Processing Systems – Open Systems Interconnection – Basic Reference Model (BRM)
ISO7498-1 Addendum 1 für CLM (connectionless mode)
<simple name string> = <letter> {<letter>|<digit>|<underline>}*;
(3) Semantik beschreiben The underline character (_) forms part of the simple name string; e.g. the simple name string life_time is different from the simple name
string lifetime. Lower case and upper case letters are different, e.g. Status and status are two different simple name strings.
The language has a number of special simple name strings with predetermined meanings (see Appendix III). Some of them are reserved,
i.e. they cannot be used for other purposes.
The special simple name strings in a piece must either all be in upper case representation or all be in lower case representation. The
reserved simple name strings are only reserved in the chosen representation (e.g. if the lower case fashion is chosen, row is reserved,
ROW is not).
static conditions: A simple name string may not be one of the reserved simple name strings (see Appendix III.1).
OSI - Open Systems Interconnection
Beschreibungsmittel: Formale Grammatik
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In einer realen Grammatikbeschreibung wird, um den Notationsaufwand zu minimieren, auf
Schritt (1) verzichtet. Man beginnt mit (2), den Regeln.
Die Mengen T und N sind dann die Symbole, die in den Regeln vorkommen.
Das Startsymbol ergibt sich aus dem Kontext.
Wie würde eine solche Beschreibung aussehen? Terminale durch Fettschreibung gekennzeichnet
(2) Produktionsregeln R in EBNF:
<simple name string> = <letter> {<letter>|<digit>|<underline>}*;
Aktionssymbol, ist ein Viereck, im Beispiel nicht enthalten
OSI - Open Systems Interconnection
OSI – Abgrenzung /ITU-T X.200 (4)/
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RSE Real System
Environment
OSIE Open Systems
Interconnection
Environment
Real Open System
Open Systems Interconnection
Network Environment
Data Link Data Link
Network Network
Physical Physical
Session Session
Presentation Presentation
Transport Transport
Data Link Data Link
Network Network
Physical Physical
Application Application
Physical Medium
Session Session
Presentation Presentation
Transport Transport
Data Link Data Link
Network Network
Physical Physical
Application Application
Data Link Data Link
Network Network
Physical Physical
Physical Medium
R o u t i n g R o u t i n g
Real System
Network
Application Process
Application Process
Application Process
Application Process
OSI - Open Systems Interconnection
Anwendung Anwendung
Schichtung: Notation /ITU-T X.200 (3)/
29 Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Winkler ::: https://www.telecom.hs-mittweida.de
Um Beziehungen und Eigenschaften von Schichten allgemein beschreiben
zu können, wird folgendes festgelegt: – (N)-layer: ist die momentan betrachtete Schicht, – (N+1)-layer: ist die nächst höhere Schicht, – (N-1)-layer: ist die nächst niedere Schicht.
1 Physical
2 Data Link
3 Network
4 Transport
5 Session
6 Presentation
7 Application
Physical medium
(N)-layer
(N+1)-layer
(N-1)-layer
N-layer
(N)-layer
(N+1)-layer
(N-1)-layer
Diese Präfixe werden auch für andere Konzepte verwendet, z.B.: (N)-service,
(N+1)-entity,
(N-1)-protocol usw.
Beachte: N-layer ≠ (N)-layer N-layer bezeichnet die Schicht 3 (network)
(N)-layer bezeichnet eine beliebige Schicht zwischen 1 und 7.
Beachte: Schicht 7 hat kein (N+1)-layer, Schicht 1 kein (N-1)-layer.
OSI - Open Systems Interconnection
Schichtung: Begriffe /ITU-T X.200 (5.2)/
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Ein Basiskonzept des OSIRM ist die Schichtung (layering).
Open Systems bestehen aus geschichteten Subsystems.
(N)-Subsystems der gleichen Hierarchie (rank (N)) bilden die (N)-layer.
Vertikale Beziehungen zwischen Schichten werden durch (N+1)-(N)-(N-1)-
Relationen beschrieben.
(N-1)-subsystem
Lowest subsystem
Physical Medium
Lowest subsystem
(N-1)-subsystem
Lowest subsystem
(N-1)-subsystem
boundary
Highest subsystem
(N+1)-subsystem
Open Sytem A Open Sytem B Open Sytem Z
(N)-layer
Highest subsystem
(N+1)-subsystem
(N)-subsystem
Highest subsystem
(N+1)-subsystem
(N)-subsystem (N)-subsystem
OSI - Open Systems Interconnection
The principles used to determine the seven layers in the RM /ITU-T X.200 (6.2)/
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1. Schaffe nicht mehr Schichten, als unbedingt notwendig.
2. Lege zwischen den Schichten Grenzen so fest, das die Dienstbeschreibung an diesem Punkt minimal ist und damit auch die Interaktionen benachbarter Instanzen.
3. Bilde separate Schichten für wesensverschiedene Funktionen bzw. Technologien.
4. Ordne ähnliche Funktionen der gleichen Schicht zu.
5. Wähle solche Schichtgrenzen, die sich in der Vergangenheit als zweckmäßig erwiesen.
6. Bilde Schichten so, damit diese einfach redesigned bzw. geändert werden können ohne das sich die Dienste dieser Schicht ändern.
7. Bilde dort eine Grenze, wo es zweckmäßig sein kann ein Interface zu standardisieren.
8. Bilde dort eine Schicht, wo verschiedene Abstraktionsgrade in der Datenbehandlung erforderlich sind, z.B. syntaktische oder semantische Aspekte.
9. Erlaube die Änderung von Funktionen oder Protokollen innerhalb einer Schicht, ohne daß benachbarte Schichten davon betroffen werden.
10. Schaffe für jede Schicht nur Grenzen zur darüber und darunter liegenden Schicht.
Prinzipen für Subschichtung:
11. Erzeuge dort Subschichten innerhalb einer Schicht, wo deutlich verschiedene Kommunikationsdienste erforderlich sind
12. Erlaube die Umgehung von Subschichten.
OSI - Open Systems Interconnection
Schichtung: Begriffe /ITU-T X.200 (5.2)/
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Sind die Dienste einer Schicht sehr komplex, können innerhalb einer
Schicht Sublayers gebildet werden. (N)-Layer
(N)-Sublayer X
(N)-Sublayer Y
(N)-Sublayer Z
Physical
Data Link
PLCP-Sublayer
MAC-Sublayer
PMD-Sublayer
PMD-SAP
PHY-SAP
Air 1 Air 2 Air n
Logical Link Control
MAC-SAP
DL-SAP
Davon wird oft Gebrauch gemacht.
Beispiel: Schichtung beim IEEE-
802.11-WLAN-Standard.
OSI - Open Systems Interconnection
Schichtung: Begriffe /ITU-T X.200 (5.2)/
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Jede (N)-layer (außer L7) liefert (N+1)-entities einen (N)-service über (N)-SAPs.
(N)-services bestehen aus (N)-facilities und werden durch eine oder mehrere
Schichtung: Eigenschaften von SAPs /ITU-T X.200 (5.5)/
34 Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Winkler ::: https://www.telecom.hs-mittweida.de
SAP‘s sind virtuelle Dienstzugangspunkte zwischen Entities, ähnlich einem Schalter bei Behörden, Banken usw.
Die vertikale Kommunikation zwischen Entities über SAP‘s ist nicht standardisiert. Für die Beziehung von (N+1)-entities mit (N)-entities gilt: – sie kommunizieren über genau einen SAP,
– SAP‘s haben keine Funktionalität, sie können Primitives nicht „verteilen“.
(N+1)-Layer
(N)-Layer
(N+1)-Entities
(N)-Entities
(N)-SAP‘s
mögliche Beziehungen
zwischen (N+1) und (N)-Instanzen
unzulässige Beziehungen
zwischen (N+1) und (N)-Instanzen
OSI - Open Systems Interconnection
Identifiers /ITU-T X.200 (5.4)/
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(N+1)-entity
(N)-entity
(N)-entity
(N)-service-access-point
(N)-connection-endpoint-identifier
(N)-address
Nach Figure 7: Enties, service-access-points and identifiers /ITU-X.200/
Im Folgenden wird dieses SAP-Symbol verwendet
(N)-entity-title
Ein konkretes Beispiel, anhand des ISDN-L2-D-Kanal-Protokolls finden Sie in Anhang B
OSI - Open Systems Interconnection
Kommunikation: Vertikal zwischen Entities /X.200 (5.3)/
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Associations zwischen (N+1)-entities werden durch ein (N)-protocol einer
(N)-layer realisiert.
Eine (N)-entity kann ein oder mehrere grundlegende Protokolle unterstützen:
connection-mode | connectionless-mode | beide:
– connection-mode-(N)-entities stellen eine (N)-connection für (N+1)-entities über
entsprechende (N)-SAPs bereit Verbindung.
– connectionless-mode-(N)-entities, stellen eine Bindung zwischen (N+1)-entities
mittels verbindungsloser Datenübertragung her Beziehung.
(N+1)-Layer
(N)-Layer
(N+1)-Entities
Connection-mode: Kommunikation vermittels einer
Verbindung (1)Aufbau (2)Datenübertragung
(3)Abbau
Connectionless-mode: Kommunikation vermittels einer
Beziehung (1) Datenübertragung
association association
OSI - Open Systems Interconnection
Kommunikation: vertikal zwischen Entities /X.200 (5.3)/
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Kommunikation nicht kompatibler (N+1)-Instanzen, kann über relay-(N+1)-entities
ermöglicht werden.
(N+1)-layer
(N)-layer
(N+1)-Entities
BEISPIEL: Relaying im NTBA:
Physical
ISDN-S0
Physical Medium
ISDN-Uk0 ISDN-S0 ISDN-Uk0
4-Draht-Leitung 2-Draht-Leitung
Ph-SAP Ph-SAP
R e l a y
relay-(N+1)-entity
OSI - Open Systems Interconnection
Kommunikation: vertikale u. horizontale K. /ITU-T X.200 (5.6)/
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Bei diesen Betrachtungen sind zu unterscheiden (1) vertikale Kommunikation zwischen (N+1)-(N)- bzw. (N)-(N-1)-Entities (Adjacent Entities) :
nichtstandardisierte Diensterbringung standardisierter Dienste, gesteuert über Primitives.
(2) horizontale Kommunikation zwischen paaren Instanzen (Peer Entities):
standardisierte Dienstrealisierung durch Protokolle.
(N+1)-Layer
(N+1)-Entity
(N)-Layer
(N)-Entity
(N)-SAP
(N+1)-Entity
(N)-Entity
(N)-SAP
(1)
(2)
(N)-Diensterealisierung
(N)-Dienst-
erbringung
Peer-Entities
Adjacent
Entities
(N)-protocol
(N)-Dienst-
erbringung
primitives primitives
OSI - Open Systems Interconnection
Kommunikation: Datenaustausch, -formate zwischen Entities
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Entities nutzen bei Kommunikation (vertikal oder horizontal) drei Formattypen: – Steuerinformationen (Control), z.B. Errichtung, Beendigung, Rücksetzen von Verbindungen, …
– Daten (Data), die z.B. gesichert, ungesichert übertragen werden sollen
– Steuerinformationen+Daten (Combined)
Nachfolgende Tabelle zeigt den Zusammenhang:
ICI, ID, IDU sind betriebssystem- und implementationsabhängig und ev. über API ansprechbar, z.B:
PCI, UD, PDU sind in den Schichtenprotokollen detailliert (Aufbau und Codierung) festgelegt.
Standardisiert
Nicht standardisiert aber in Literatur
oft verwendet
Control (Steuerung) Data (Daten) Combined (Strg+Daten)
(N+1)-(N)-communication
(N)-ICI (N)-interface control information
(N)-ID (N)-interface data
(N)-IDU (N)-interface data unit
(N)-(N)-communication
(N)-PCI (N)-protocol control information
(N)-UD (N)-user data
(N)-PDU (N)-protocol data unit
OSI - Open Systems Interconnection
Kommunikation: Datenaustausch, -formate zwischen Entities
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(N+1)-Layer
(N-1)-Layer
(N)-Layer
(N)-ICI
(N)-ICI (N)-SDU
(N)-PCI
(N)-PDU
(N-1)-ICI
(N-1)-SDU (N-1)-ICI
(N-1)-PCI
(N-1)-PDU
(N+1)-SDU
(N+1)-PCI
(N+1)-PDU
(N)-ICI (N)-SDU
(N)-PCI
(N)-PDU
(N-1)-ICI
(N-1)-SDU (N-1)-ICI
(N-1)-PCI
(N-1)-PDU
(N)-IDU
(N+1)-SDU
(N+1)-PCI
(N+1)-PDU
(N)-ICI
(N)-IDU
(N-1)-IDU (N-1)-IDU
OSI - Open Systems Interconnection
Kommunikation: Datenaustausch, -formate zwischen Entities
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Session
Presentation
Transport
Data Link
Network
Physical
Application
Physical
Medium
Session
Presentation
Transport
Data Link
Network
Physical
Application
Application Process
Application Process DATA
PCI DATA
PCI ASDU
PPDU
PCI SSDU
PCI TSDU
PCI NSDU
Encoded bit stream
PCI
PCI
DLSDU
PSDU
PCI PCI
Outgoing frame
construction Incoming frame
reduction
OSI - Open Systems Interconnection
PCI - Protocol Control Information
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Der PCI-Teil einer PDU enthält Informationen für die paare Instanz.
Umgangssprachlich wird er auch als Header betzeichnet.
Folgende Informationen sind für viele Schichten relevant: – Angaben zur Protokollversion – (N)-Absender- und (N)-Zieladresse – (N)-entity-title worüber eine (N+1)-entity adressiert wird – Typ der PDU
Vom Typ der PDU abhängige Informationen – Längenangabe der PDU – Angaben zur Nummerierung:
• Sendenummer • Quittungsnummer
– Integritätsschutz z.B. in Form von CRC-Zeichen
OSI - Open Systems Interconnection
PCI: Protokollversionen /ITU-T X.200 (5.8)/
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In einer (N)-layer können ein oder mehrere (N)-protocols standardisiert sein. Diese werden durch (N)-protocol-identifiers gekennzeichnet.
Eine sinnvolle Kommunikation zwischen (N)-entities ergibt sich aber nur durch eine Apriori-Festlegung eines Protokolls. Ansonsten müsste es wieder ein Protokoll zur Aushandlung eines Protokolls geben.
Protokollversion – Neue Versionen sollten nur eingeführt werden, wenn dadurch eine bedeutende
Funktionsänderung erfolgt.
– Ein (N)-protocol kann mehrere Versionen (z.B. eingeteilt in Version und Subversion) besitzen. Unterschiedliche Versionen werden durch einen (N)-protocol-version-identifier gekennzeichnet.
– Die Aushandlung einer Protokollversion kann nur bei einer connection-mode communication erfolgen und zwar beim Verbindungsaufbau
• die calling-(N)-entity übersendet die von ihr unterstützen Versionen
• die called-(N)-entity vergleicht mit eigenen Möglichkeiten, wählt und quittiert die bestmögliche.
– Bei connectionless-mode-protocols wird entweder die Version a priori festgelegt oder in jeder PDU übertragen.
OSI - Open Systems Interconnection
PCI: Protokollauswahl und Protokollversionen
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Beispiel: Protokoll-ID im ISDN-D-Kanal-Protokoll : Jede L3-PDU enthält im ersten Oktett den sogenannten Protokolldiskriminator (PD):
– (0000 1000): Protokoll nach ITU-Q.931
– (0100 0000) bis (0100 0111): für nationale Verwendung usw.
Im Standard heißt es dazu sinngemäß: – Der Empfänger einer PDU erkennt am PD, welches Schicht-3-Protokoll verwendet wird.
– Er verarbeitet nur die PDUs, für die die Instanz konstruiert wurde. PDUs mit einem anderen PD werden verworfen.
Beispiel: Protokoll-Versions-ID für IP:
die ersten 4 Bit jedes Rahmens enthalten die Version – (0100): IP-Version 4
– (0110): IP-Version 6
Beispiel: Protokoll-Versions-ID für HTTP: derzeit gibt es drei Versionen1): 0.9 , 1.0, 1.1, enthalten in jedem Request bzw. Response
– GET /hsm/index.htm CRLF Request in Version 0.9 – GET /hsm/index.htm HTTP/1.0 CRLF Request in Version 1.0 – HTTP 0.9 liefert keinen Response-Header
– HTTP/1.0 404 Not Found CRLF .... Response Version 1.0
1) Ein Webserver unterstützt in der Regel alle drei Versionen. Die Antwort-Version wird aus der Anforderungsversion abgeleitet.
OSI - Open Systems Interconnection
Modes of Communication /X.200 (5.8)/
Dienste (services) Funktion Connection
mode Connection-less mode
Verbindungsaufbau und -abbau
Connection establishment and release x -
Connection suspend and resume x -
Datentransfer
Multiplexing and Splitting x x
Normal data transfer x x
Data transfer during connection establishment and release
x -
Flow control x x
Expedited transfer of data x -
Segmenting, blocking and concatenation x x
Sequencing x x
Fehlerfunktionen
Acknowledgement x x
Error detection and notification x x
Reset x -
Routing x x
Quality of service x x
Funktionen der Kommunikationsmodi CM, CLM.
45 Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Winkler ::: https://www.telecom.hs-mittweida.de
46 Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Winkler ::: https://www.telecom.hs-mittweida.de
(N)-connections erfordern Prozeduren zur Errichtung u.Auslösung. Unterscheidung in: – in-band: Verbindungsaufbau u. Datenübertragung nutzen die gleiche (N)-connection
– out-of-band: Verbindungsaufbau und die nachfolgende Datenübertragung finden über verschiedene (N)-connections statt.
Connection (Verbindung herstellen): – Die Errichtung einer (N)-connection erfordern einen (N-1)-service und einen entsprechenden
Betriebszustand der (N)-entities.
– Falls der (N-1)-service nicht permanent zur Verfügung steht, muss er durch die (N)-layer angefordert werden. Dies gilt entsprechend für alle darunter liegenden Schichten.
Release (Auslösen, Beenden):
– Auslösen einer (N)-connection wird durch die assoziierte (N+1)-entity initiiert oder durch eine (N)-entity bei Fehlern in der (N)-layer oder unterlagerter Schichten.
– Durch die Auslösung kann es zu Datenverlust kommen. Auslöseprozeduren sollten so gestaltet werden, damit Datenverlust vermieden wird.
Suspend, Resume:
– Suspend ist eine OSI-Funktion einer (N)-layer, bei der eine (N-1)-connection terminiert wird, die (N)-connection aber beibehalten wird.
– Suspend kann durch eine Anforderung einer (N+1)-entity eingeleitet werden oder automatisch durch die (N)-entity selbst (wenn z.B. lange keine Datenübertragung stattfand).
– Normalbetrieb wird wieder aufgenommen (resumed) durch Wiederherstellung der (N-1)-connection, eingeleitet durch eine der beiden (N)-entities.
OSI - Open Systems Interconnection
Transfer of data /ITU-T X.200 (5.8)/
47 Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Winkler ::: https://www.telecom.hs-mittweida.de
Normal data transfer:
– Steuerinformationen und Nutzdaten werden zwischen (N)-entities in Form von (N)-PDUs ausgetauscht.
– (N)-PDUs haben eine endliche Größe, limitiert durch die Größe der (N-1)-PDUs und Festlegungen des (N)-protocols.
Data transfer during connection establishment and release:
– (N)-DUs können in der Auf- und Abbauphase einer (N)-connection übertragen werden.
– Der Verbindungsabbau kann mit einem Verbindungsaufbau kombiniert werden, damit eine (N)-DU, übertragen in der Aufbauphase, in der Abbauphase quittiert werden kann.
Expedited transfer of data (z.B. für Signalgabe- oder Interruptzwecke) :
– Eine expedited-SDU wird schneller bearbeitet und übertragen als eine normale SDU.
– Dieser Service wird nur bei connection-mode transmission unterstützt.
OSI - Open Systems Interconnection
Transfer of data
48 Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Winkler ::: https://www.telecom.hs-mittweida.de
Flow control: – (A) Vertikal zwischen (N+1)- und (N)-entities zur Regulierung der Rate von (N)-SDUs.
Anwendbar bei CM und CLM.
– (B) Horizontal zwischen (N)-entities zur Regulierung der Rate von (N)-PDUs. Nummerierung im (N)-PCI erforderlich und nur möglich bei CM.
Gibt es auch eine Flusssteuerung von (N) zu (N+1)?
(N+1)-Layer
(N)-Layer
(N+1)-Entity
(N)-Entity
(N)-SAP
(N+1)-Entity
(N)-Entity
(N)-SAP
(N)-protocol (N)-SDUn
(N)-SDU1
(N)-SDU2
(N+1)-PDUs
FIF
O
FIFO
(A) Vertikale
Flusssteuerung
(N)-SDUn
(N)-SDU1
(N)-SDU2 (N)-PDUs
(B) Horizontale
Flusssteuerung
Dargestellt ist nur die Richtung X zu Y. Von Y zu X sind die Mechanismen identisch.
Open system X Open system Y
OSI - Open Systems Interconnection
Die Flußsteuerung ist erforderlich, damit sich Stationen und Netzknoten vor Überlastungen schützen können. Eine Flusssteuerung findet sowohl vertikal als auch horizontal statt. hier wird die horizontale Flusssteuerung betrachtet.
Transportinstanzen haben in der Regel begrenzte Sende- und Empfangsspeicher.
Grundlegende Flusssteuerungsmechanismen sind:
– In den Protokollspezifikationen (z.B. bei HDLC) ist festgelegt: • max. PDU-Größe,
• max. Anzahl nummerierter PDU's, die man senden darf ohne Quittung vom Partner zu erhalten,
• der Programmierer kann aus den Parametern den Speicherbedarf einer Instanz ermitteln.
– In den PDUs wird dem Partner der aktuelle Füllstand des Empfangsspeichers mitgeteilt, z.B. bei TCP im Feld "WindowsSize".
Flusssteuerung: Übersicht
Schicht (N+1)
Schicht (N)
Instanz A
Sende-
Speicher
Data.Rq
Empfangs-
Speicher
Data.In
Instanz B
Empfangs-
Speicher Sende-
Speicher Paketübertragung
horizontale Flusssteuerung
Paketübertragung
Data.Rq Data.In
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OSI - Open Systems Interconnection
Flusssteuerung: Modulo-Nummerierung
Alle Pakete werden in Rahmen mit feststehender maximaler Größe übertragen.
Jeder Rahmen hat im Steuerfeld Plätze für zwei Folgenummern:
– der Sendefolgenummer N(S), codiert mit n Bits
– der Empfangsfolgenummer N(R), codiert mit n Bits.
Für n wird üblicherweise 3 oder 7 festgelegt. Die Rahmen werden modulus 2n numeriert.
– Für n=2: 22 mod4= 0,1,2,3,0,1,2,3,0,1,2,3,0,1,2,3,0,1,2,3,...
– Für n=3: 23 mod8= 0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7,...
– Für n=7: 27 mod128= 0,1,2,3,4,5,6,7,8, .. ,126,127,0,1,2,3,4,...
Während N(S) zu Nummerierung der Senderahmen von z.B. A nach B dient, wird N(R) zur Quittierung richtig empfangener Rahmen von B nach A verwendet. Dabei gilt:
– N(S)=x wird durch N(R)=modk(x+1) quittiert,
– Interpretation der Quittung: “Ich habe x empfangen und erwarte als nächstes modk (x+1)“.
50 Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Winkler ::: https://www.telecom.hs-mittweida.de
OSI - Open Systems Interconnection
Die Anzahl der Sendepakete, die man ohne Quittung zum Partner senden
kann, hängt von der Paketgröße und der Größe des Empfangsspeichers
ab. Beide Größen werden i.d.R. festgelegt.
Die maximale Differenz zwischen N(S) und empfangenen N(R) bezeichnet
man als Fenster (window). Dieses kann statisch oder dynamisch festgelegt
werden.
Die maximale Fenstergröße W kann sein W = (1...(2n-1)).
Sliding-Window oder Schiebefensterverfahren bei n=3 W= 1…7
Beispiel mit W=5
Diese Methode kommt bei HDLC-basierten Protokollen zur Anwendung.
Flusssteuerung: Modulo-Nummerierung
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Die Anzahl der Sendepakete, die man ohne Quittung zum Partner senden
kann, hängt von der Paketgröße und der Größe des Empfangsspeichers
ab. Beide Größen werden i.d.R. festgelegt.
Die maximale Differenz zwischen N(S) und empfangenen N(R) bezeichnet
man als Fenster (window). Dieses kann statisch oder dynamisch festgelegt
werden.
Die maximale Fenstergröße W kann sein W = (1...(2n-1)).
Sliding-Window oder Schiebefensterverfahren bei n=3 W= 1…7
Beispiel mit W=5
Diese Methode kommt bei HDLC-basierten Protokollen zur Anwendung.
Flusssteuerung: Modulo-Nummerierung
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Modulo8 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 0
1 Sender sendet 0 1 2 3 4
2 Empfänger quittiert 0 1 2
3 Sender sendet 2 3 4 5 6
4 Empfänger quittiert 2 3 4 5 6 7
5 Sender sendet 7 0 1 2 3
OSI - Open Systems Interconnection
Flusssteuerung: Modulo-Nummerierung
Für dieses Beispiel gelten
folgende Parameter:
– n = 3
– W = 5 zwischen A und B
– W = 1 zwischen B und C
HDLC (high level data link
control): hat mehrere
Möglichkeiten zur
Quittierung:
– RR-Frame (receive ready):
Quittierung mit Angabe,
dass im Empfangspuffer
noch Platz ist.
– RNR-Frame (receive not
ready): Quittierung mit
Angabe, dass im
Empfangspuffer z.Zt. kein
Platz ist.
– Ist dann wieder Platz, wird
ein RR-Frame gesendet.
A B C
I [ DATA, N(S)=0 ]
I [ DATA, N(S)=1 ]
I [ DATA, N(S)=2 ]
I [ DATA, N(S)=3 ]
I [ DATA, N(S)=4 ]
I [ DATA, N(S)=5 ]
I [ DATA, N(S)=6 ]
I [ DATA, N(S)=7]
I [ DATA, N(S)=0 ]
I [ DATA, N(S)=1 ]
RR [ N(R)=5 ]
RR [ N(R)=1 ]
I [ DATA, N(S)=1 ]
RR [ N(R)=2 ]
I [ DATA, N(S)=0 ]
I [ DATA, N(S)=2 ]
RR [ N(R)=3 ]
I [ DATA, N(S)=3 ]
RR, [ N(R)=4 ]
I [ DATA, N(S)=4 ]
RR [ N(R)=5]
usw. usw.
RNR [ N(R)=1 ]
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OSI - Open Systems Interconnection
Flußsteuerung: bei TCP im Internet
Daten werden in Segmenten bis zur feststehenden MSS (Maximum Segment Size)
übertragen. MSS= MTU1)-L2_PCI-L3_PCI-L4_PCI
Beispiel Ethernet: MTU=1518 MSS=1518-18-20-20=1460 byte
Jedes Datensegment hat im Steuerfeld Plätze für folgende Informationen: – Sequence number (Nummer des 1. Sendebytes in dieser Sequenz) mod 232 =mod 4.294.967.296
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Dienste einer (N)-layer, werden durch (N)-entities realisiert. Mittels Primitives werden Dienste gefordert, angezeigt, erlaubt, bestätigt. Dienste realisieren (N)-entities durch ein (N)-protocol. (N)-protocol besteht aus Festlegungen:
– Aufbau und Verwendung von PDUs, – Reihenfolge der Verwendung und Zeitbedingungen.
Zwei Darstellungsarten des gleichen Sachverhalts
N-Service User
N-Service Provider N-Service User
x_request x_indication
PDUa
y_request y_indication
y_response y_confirmation
PDUn
PDUm
Primitives Protocol
Primitives
Service Service
N-Service User
N-Service User
N-Service Provider
(1) x_requ
(3) x_indi
PDUn (2)
(4) x_resp
(6) x_conf
PDUm (5)
Service Service Primitives
Protocol
OSI - Open Systems Interconnection
Zusammenhang: Dienst, Primitives, Protokoll z.B. bei TCP
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TCP realisiert die Dienste: Verbindungsaufbau, Datenübertragung,
Anhang: Komplexbeispiel ISDN – Mapping (N+1)-ICI auf (N)-PCI
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CCA-N-CC CCA-ICI N-PCI CC-ICI Kommentar
Verbindungs-
Aufbauphase
setupRq SETUP setupIn CCA fordert mittels setupRq eine Verbindung, N nutzt die SETUP-Message zur Übertragung der Anforderung. Mit setupIn wird der Verbindungswunsch der CC angezeigt. Diese prüft Vollständigkeit der Verbindungsdaten und die Verbindungsmöglichkeit.
proceedingIn CALL_PROC proceedingRq Alles OK: Zwischenmeldung von CC: Call ist im Aufbau
alertingIn ALERT alertingRq Zwischenmeldung von CC: beim B-Teilnehmer klingelt es, A hört Freizeichen
setupCf CONNECT setupRs B-Teilnehmer hat abgenommen, Verbindung kann genutzt werden
disconnectRq DISC disconnectIn Aus meiner Sicht könnten wir beenden (ausgelöst). Geht das in Ordnung?
releaseIn REL releaseRq ja: Auslösung wird eingeleitet
releaseRs REL_COM releaseCf Call ist beendet
CCA CCA N-protocol
Q.931 N-protocol
Q.931 CC CC
N-S
AP
N
-SA
P
Die Tabelle enthält Primitives für die vertikale Kommunikation (CCA-N bzw. N-CC)
Das Mapping von ICIs auf N- PCIs
Grundlagen siehe Folie
N-S
AP
N
-SA
P
OSI - Open Systems Interconnection
Anhang: Komplexbeispiel ISDN – Mapping (N+1)-ICI auf (N)-PCI
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DL-Ph-DL DL-ICI Ph-PCI DL-ICI
Einleitung Verbindungs-
aufbau
phActRq INFO1 Aktivierung wird vom Endgerät erbeten mit INFO1
INFO2 Die Netzseite leitet mit INFO2 die Aktivierung ein (Transportrahmen mit allen Inhaltsbits =0, damit maximaler Takt)
Verbindung
hergestellt
INFO3 phActIn Das Endgerät sendet zum Netz INFO3 (Transportrahmen)
phActIn INFO4 Das Netz sendet zum Endgerät INFO4 (Transportrahmen)
N-DL-N N-ICI DL-PCI N-ICI
Schicht-2-Aufbau
dlEstRq SABME dlEstIn L3 muss gesicherte Daten austauschen. Sie fordert mittels dlEstRq den Aufbau einer L-2-connection für gesicherte DÜ. Mittels SABME wird der Aufbau zur peer-entity übertragen. Diese kann akzeptieren oder ablehnen. Wurde connection akzeptiert, wird dies der L3 mittels dlEstIn angezeigt und ein CES übergeben.
dlEstCf UA Akzeptiert mittels UA (unnumbered acknowledge)
Die 64-kbit/s-Duplexverbindung existiert jetzt nicht mehr. In der Vermittlung gibt es eine CC-Instanz, die einen Call mit der Call Identity=34 zu einem B-Tln. aufrecht erhält.
Das ISDN-Telefon werde jetzt aus der Steckdose gezogen, damit hören alle ISDN-Telefon-Instanzen auf zu existieren