1 Uvod 1-1 Računarske mreže (napredni kurs) SPR Prof.dr Igor Radusinović [email protected]mr Uglješa Urošević [email protected]All material copyright 1996-2007 J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved Uvod 1-2 O čemu se radi? Kurs u računarskim mrežama (napredni kurs) nudi: Sistematizaciju znanja stečenih o principima na kojima počivaju računarske mreže upoznavanje Internet arhitekture/protokola na osnovnom nivou Ovladavanje osnovnim analitičkim mehanizmima za opisivanje pojava na Internetu Ciljevi Podići znanje iz računarskih mreža na viši nivo Stvaranje uslova za aktivno učešće polaznika u budućem razvoju Interneta
22
Embed
Računarske mreže (napredni kurs) · Zabilješke sa predavanja Uvod 1-4 Informacije o kursu(više) Rad broj % ocjene Kolokvijum 2 50% Završni ispit 1 50% Način polaganja: 3 Uvod
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
All material copyright 1996-2007J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved
Uvod 1-2
O čemu se radi?
Kurs u računarskim mrežama (napredni kurs) nudi:� Sistematizaciju znanja stečenih o principima na
kojima počivaju računarske mreže� upoznavanje Internet arhitekture/protokola na
osnovnom nivou� Ovladavanje osnovnim analitičkim mehanizmima za
opisivanje pojava na Internetu
Ciljevi� Podići znanje iz računarskih mreža na viši nivo� Stvaranje uslova za aktivno učešće polaznika u
budućem razvoju Interneta
2
Uvod 1-3
Informacije o kursu
� Kome je namijenjen kurs?❍ Dodiplomskim studentima telekomunikacija i računara, kao i
studentima specijalističkih studija na SPR � Šta je poželjno znati od ranije?
❍ Osnove telekomunikacija, programiranje, operativni sistemi ILI Računarske mreže, Poslovne računarske mreže, Internet tehnologije
� Materijali kursa:❍ Prezentacije urađene od strane autora knjige: Computer Networking:
A Top Down Approach Featuring the Internet, J. Kurose & Keith Ross, Addison Wesley, 4th edition, 2008 ili
❍ Umrežavanje računara: Od vrha do dna sa Internetom u fokusu, J. Kurose & Keith Ross, Addison Wesley, prevod trećeg izdanja, CET Computer Equipment and trade, 2005
❍ WWW ❍ Zabilješke sa predavanja
Uvod 1-4
Informacije o kursu (više)
Rad broj % ocjeneKolokvijum 2 50%Završni ispit 1 50%
Uvod u računarske mreže. Principi protokola nivoa aplikacije. HTTP. FTP. SMTP. DNS Principi protokola nivoa transporta. Nekonektivni transportni servis (UDP)Konektivni transportni servis (TCP). TCP kontrola zagušenja. TCP kontrola protokaSlobodna nedjeljaPrvi kolokvijumNivo mreže i rutiranje. Nekonektivni mrežni servis (IP)Rutiranje na InternetuDijkstra i Bellman-Fordov algoritmi.Drugi kolokvijumNivo linka i lokalne računarske mreže. Kontrola greške.EthernetBežične računarske mrežeZavršni ispitOvjera semestra i upis ocjena.Dopunska nastava i popravni ispitni rok.
Svaka komunikacija od kraja do kraja se dijeli na pakete� paketi korisnika A, B dijele mrežne
resurse� Svaki paket koristi kompletan
kapacitet linka� Resursi se koriste kada su
potrebni
Kolizija oko resursa:� Suma zahtijevanih resursa
može preći nivo dostupnih resursa� Zagušenje: redovi čekanja
paketa, koji čekaju na korišćenje linka� Uskladišti i proslijedi (store
& forward): paketi se pomjeraju za jedan “hop” u intervalu vremenu
❍ Prenos preko linka❍ Čekanje na sledeći link
Podjela kapaciteta na “djeliće”Dodjela resursa
Rezervacija resursa
13
Uvod 1-25
Komutacija paketa: StatističkoMultipleksiranje
Sekvence paketa korisnika A & B nemaju fiksan sadržaj� statističko multipleksiranje.U vremenskom multipleksu svaki host dobija isti slot u okviru vremenskog multipleksa.
A
B
C1Gb/sEthernet
100Mb/s
D E
Statističko multipleksiranje
Red čekanja paketa koji čekaju na izlazni link
Uvod 1-26
Komutacija poruka: uskladišti i proslijedi (store-and-forward)
� L/R sekundi je potrebno da se prenese (“ugura”) porukaveličine L bita na link čija je brzina prenosa R b/s� Čitava poruka mora doći na
ruter prije nego što se ona proslijedi na sledeći link: store and forward
� kašnjenje = 3L/R (ako se zanemari vrijeme propagacije
Primjer:� L = 10 Mb� R = 2 Mb/s� kašnjenje = 15 sec
R R RL
14
Uvod 1-27
Komutacija paketa vs. komutacija kola
� 1 Mb/s link� svaki korisnik:
❍ 100 kb/s kada je “aktivan”❍ aktivan 10% vremena
� Komutacija kola: ❍ 10 korisnika
� Komutacija paketa: ❍ Sa 35 korisnika,
vjerovatnoća da je više od> 10 aktivnih manja od .0004
Komutacija paketa dozvoljava većem broju korisnika da koriste mrežu!
N korisnika1 Mb/s link
Uvod 1-28
Komutacija paketa vs. komutacija kola
� Odlična za “sporadične” (bursty) podatke❍ zajedničko korišćenje resursa❍ jednostavnija, nema uspostavljanja poziva� Prekomjerno zagušenje: kašnjenje paketa i gubici
❍ potrebni su protokoli za pouzdani prenos podataka i kontrolu zagušenja
� Pitanje: Kako postići performanse nivoa komutacije kola?❍ garantovan kapacitet za potrebe audio/video
aplikacija je problem koji još uvijek nije riješen!
Jeli komutacija paketa “pobjednik”?
15
Uvod 1-29
Mreže sa komutacijom paketa: prosleđivanje� Cilj: pomjeranje paketa unutar rutera od izvora do
destinacije❍ razmatraćemo kasnije više algoritama za selekciju puta
(rutirajućih algoritama)
� Datagram mreža:❍ adresa destinacije u paketu određuje naredni hop (skok)❍ rute se mogu mijenjati tokom sesije❍ analogija: vožnja, traženje informacije o željenom pravcu
� Mreža virtuelnih kola:❍ Svaki paket nosi “etiketu” tzv.tag (ID virtuelnog kola), tag
određuje naredni hop❍ Fiksna putanja se određuje prilikom uspostavljanja poziva, i ostaje
nepromijenjena do kraja sesije❍ ruteri održavaju “per-call” stanje
Uvod 1-30
Struktura Interneta: mreža svih mreža
� ISP-i trećeg reda (“Tier-3” ) ili lokalni ISP-i (local ISP)❍ poslednji hop (“pristup”) mreže (najbliže krajnjim sistemima)
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier-2 ISPTier-2 ISP
Tier-2 ISP Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
lokalniISPlokalni
ISPlokalniISP
lokalniISP
lokalniISP Tier 3
ISP
lokalniISP
lokalniISP
lokalniISP
Lokalni i tier-3 ISP-i su korisnici ISP-a većeg reda preko kojih se povezuju na ostatak Interneta
16
Uvod 1-31
Struktura Interneta: mreža svih mreža
� paket se prenosi preko mnogo mreža!
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier-2 ISPTier-2 ISP
Tier-2 ISP Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
lokalniISPlokalni
ISPlokalniISP
lokalniISP
lokalniISP Tier 3
ISP
lockalniISP
lokalniISP
lokalniISP
Uvod 1-32
17
Uvod 1-33
Kako nastaju gubici i kašnjenje?Paketi se smještaju u red čekanja (queue) u baferima rutera� Dolazna brzina paketa prevazilazi kapacitet odlaznog
linka� Paketi čekaju na slanje
A
B
paket se prenosi (kašnjenje)
Paketi čekaju (kašnjenje)
slobodni (dostupni) baferi: dolazni paketi se odbacuju(gube) ako nema slobodnih bafera
Uvod 1-34
Četiri izvora kašnjenja paketa
� 1. obrada u čvorištu:❍ Provjera greške na bitu❍ Utvrđivanje odlaznog linka❍ …
A
B
Propagacija
Prenos
Obrada u čvorištu Čekanje
� 2. Čekanje❍ Vrijeme čekanja za prenos
na odlaznom linku❍ Zavisi od nivoa zagušenosti
rutera❍ …
18
Uvod 1-35
Kašnjenje u mrežama sa komutacijom paketa
3. Kašnjenje uslijed prenosa:� R=kapacitet linka (b/s)� L=veličina paketa (bit)� Vrijeme slanja jednog
paketa po linku = L/R
4. Kašnjenje uslijed propagacije:� d = dužina fizičkog linka� s = brzina prostiranja po
� dproc = vrijeme obrade❍ tipično nekoliko mikrosekundi ili manje
� dqueue = kašnjenje uslijed čekanja❍ zavisi od zagušenja
� dtrans = kašnjenje uslijed prenosa❍ = L/R, značajno na linkovima malih kapaciteta
� dprop = vrijeme propagacije❍ nekoliko mikrosekundi do nekoliko stotina milisekundi
proptransqueueprocnodal ddddd +++=
19
Uvod 1-37
Kašnjenje uslijed čekanja
� R=kapacitet linka (b/s)� L=veličina paketa (bit)� a=srednja dolazna
brzina paketa
Intenzitet saobraćaja = La/R
� La/R ~ 0: srednje kašnjenje uslijed čekanja je malo� La/R -> 1: kašnjenje postaje veliko� La/R > 1: više saobraćaja “dolazi” nego što može da
“ode”, srednje kašnjenje je beskonačno!
Srednje kašnjenje uslijed čekanja
Uvod 1-38
“Realna” Internet kašnjenja i rute
� Kako izgledaju “realna” Internet kašnjenja & gubici? � Traceroute: daje mjerenja kašnjenja od izvora do
rutera duž Internet puta od kraja izvora do kraja do destinacije. Za svako i:
❍ šalje tri paketa koji će dostići ruter i na putu do destinacije
❍ ruter i će vratiti paket pošiljaocu❍ pošiljalac mjeri vrijeme između slanja i odgovora.
3 mjerenja
3 mjerenja
3 mjerenja
20
Uvod 1-39
Gubitak paketa
� Red čekanja (bafer) ima konačan kapacitet
� Kada paket dođe do popunjenog reda čekanja paket se odbacuje (gubitak)
� Izgubljeni paket se može ponovo poslati od strane prethodnog čvora, ili izvorišnog krajnjeg sistema ili se ponovo ne šalje
A
B
paket je poslat
paket dolazi na punibafer i biva izgubljen
bafer (prostor za čekanje)
Uvod 1-40
Propusnost
� propusnost: brzina (b/s) kojom se biti prenose od pošiljaoca do destinacije❍ trenutna: brzina u posmatranom trenutku❍ srednja: prosječna brzina tokom dužeg
intervala
server, sa fajlomveličine F bita, koji
se šalje klijentu
Kapacitet linkaRs
b/Kapacitet linka
Rc
b/scijev prenosi
“fluid” brzinomRs
b/s)
cijev prenosi“fluid” brzinom
Rc
bits/sec)
server šalje bite(fluid) u cijev
21
Uvod 1-41
Propusnost (više)� R
s< R
cKoliko iznosi srednja propusnost od kraja do kraja?
Rs
b/s Rc
b/s
� Rs
> Rc
Koliko iznosi srednja propusnost od kraja do kraja?
Rs
b/s Rc
b/s
link koji ograničava propusnost
“bottleneck” link
Uvod 1-42
Propusnost: Internet scenario
10 konekcija na fer način dijele “bottleneck” link okosnice
kapaciteta R b/s
Rs
Rs
Rs
Rc
Rc
Rc
R
� Propusnost po konekciji:min(R
c,R
s,R/10)
�U praksi: Rc
ili Rs
je obično “bottleneck”
22
Uvod 1-43
Internet arhitektura� Aplikacija: podržava mrežne
aplikacije❍ FTP, SMTP, STTP
� Transport: host-host prenos podataka
❍ TCP, UDP
� Mreža: rutiranje datagrama od izvora do destinacije
❍ Internet Protocol (IP), rutirajućiprotokoli
� Link : prenos podataka između susjednih mrežnih elemenata