Johdanto tietoverkkoihin. Chapter 1 Introduction. Tietoverkot ja Internet. Mitä on Internet: palvelunäkökulma. Mitä on Internet: Hallintanäkökulma

Transkriptio

1 Chapter 1 Introduction A note on the use of these ppt slides: We re making these slides freely available to all (faculty, students, readers). They re in PowerPoint form so you can add, modify, and delete slides (including this one) and slide content to suit your needs. They obviously represent a lot of work on our part. In return for use, we only ask the following: If you use these slides (e.g., in a class) in substantially unaltered form, that you mention their source (after all, we d like people to use our book!) If you post any slides in substantially unaltered form on a www site, that you note that they are adapted from (or perhaps identical to) our slides, and note our copyright of this material. Thanks and enjoy! JFK/KWR Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July Johdanto tietoverkkoihin Tavoite: Saada tuntumaa aiheeseen ja termeihin Syvällisemmin ja yksityiskohtaisemmin myöhemmin kurssilla Lähtökohta: Käytetään Internettiä esimerkkinä All material copyright J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved Tietoverkot ja Internet ikä on Internet? 1-3 itä on Internet: palvelunäkökulma Tietoliikenneinfrastruktuuri mahdollistaa hajautetut sovellukset: Blogs File sharing (videoita, kuvia, ) File transfer Instant messaging Gaming IPTV Search Shopping Social media apps Voice over IP (VoIP) World Wide Web Sovelluksille tarjotut tietoliikennepalvelut: Yhteydetön - epäluotettava Yhteydellinen - luotettava 1-4 itä on Internet: Hallintanäkökulma Hajautettu hallinta Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) The Internet Assigned Numbers Authority (IANA) IP osoitteet Domain nimet Internet Engineering Task Force (IETF) standardointi Internet's ad-hoc standards body Request for Comments (RFCs) The Internet Society (ISOC) Voittoa tavoittelematon yhdistys Tarkoitus pitää Internet avoimena kaikille ja tukea sen kehitystä Vastaa esim. IETF:n rahoituksesta Regional Internet registry (RIR) IP osoitteiden alueellinen jako 1-5 itä on Internet: tekninen näkökulma iljoonia yhdistettyjä laitteita: hosts = end systems Paljon verkkosovelluksia tietoliikennelinkkejä kuitu, kupari, radio, satelliitti Kaistanleveys = bandwidth = tiedonsiirtonopeus reitittimet: lähettävät paketteja (datan paloja) eteenpäin router company network server workstation mobile regional 1-6 1

2 itä on Internet: tekninen näkökulma ikä on protokolla? protokollat kontrolloivat viestien lähetystä ja vastaanottoa Esim. TCP, IP, HTTP, FTP Internet: verkkojen verkko löyhästi hierarkinen Internet service provider () Access s Hosting s Transit s :t välittävät toistensa liikennettä reititin palvelin paikallinen Yrityksen verkko työasema mobiili alueellinen 1-7 Ihmisten protokollia: Paljon kello? inulla olisi kysymys esittelyt täsmälliset viestit? tarkoin määrätyt vastineet viesteihin? Verkkojen protokollia: Koneet keskustelevat ihmisten sijaan Kaikkea Internetin tiedonsiirtoa ohjataan protokollilla Protokollat määrittelevät viestien muodon, viestien järjestyksen suoritettavat toiminnot viestiä lähetettäessä ja vastaanotettaessa 1-8 ikä on protokolla? Ihmisen protokolla ja tietoverkon protokolla : Hei oi Paljonko Kello on? 2:00 aika TCP connection req TCP connection response Get <file> Tietokoneverkot ja Internet ikä on Internet? Q: itä muita ihmisten protokollia keksit? Protokolla Kerrokset Verkot ovat kompleksisia! monia osia : päätelaitteita reitittimiä erilaisia siirtoteitä sovelluksia protokollia hardware, software Esimerkkinä: Lentäminen ticket (purchase) ticket (complain) baggage (check) baggage (claim) gates (load) gates (unload) runway takeoff runway landing Sarja tapahtumia

3 Lentämisen jakaminen kerroksiin ticket (purchase) baggage (check) gates (load) runway (takeoff) departure airport intermediate air-traffic control centers ticket (complain) baggage (claim gates (unload) runway (land) arrival airport Kerrokset: jokainen kerros toteuttaa palvelun omilla kerroksen sisäisillä toimillaan ollen riippuvainen alapuolella olevan kerroksen palveluista ticket baggage gate takeoff/landing iksi kerrosarkkitehtuuri? Kun ollaan tekemisissä monimutkaisten järjestelmien kanssa: Selkeä rakenne mahdollistaa monimutkaisen järjestelmän osien suhteiden tunnistamisen Kerrospohjainen referenssimalli vertailuksi odularisointi helpottaa ylläpitoa ja järjestelmän päivitystä uutos kerroksen toteutustavassa on läpinäkyvä muulle järjestelmälle Internetin protokollapino sovellus: tukevat verkkosovelluksia HTTP, STP, FTP, DNS, DHCP, IAP, kuljetus: päästä-päähän tiedonsiirto TCP, UDP, (DCCP, SCTP, RSVP), verkko: datagrammien reititys lähteestä kohteeseen IP, reititysprotokollat (OSPF, BGP, ), siirtoyhteys: tiedonsiirto vierekkäisten verkkoelementtien välillä (linkillä), sovittaminen fyysiseen mediaan Ethernet, PPP, xdsl, ISDN fyysinen: bitit piuhassa, radiotiellä, kuidussa, application transport network link physical 1-15 message segment H t datagram H n H t frame H l H n H t H t H t H n H t H n H l kohde application transport network link physical lähde application transport network link physical H l H n H t link H l H n H t physical H t H n H t H n H l Kapselointi network link physical H t H n H t H n H l switch router 1-16 Tietokoneverkot ja Internet ikä on Internet? 1-17 Kaupallisten Internet palveluntarjoajien () yhteydet Karkeasti hierarkinen Jaettu renkaisiin (Tier) Tier-1 :tä kutsutaan myös rungon tarjoajiksi :llä on (privaatteja) Points of Presence (PoP) pisteitä joiden kautta sen asiakkaiden ja muiden :den välille muodostetaan yhteys Voi olla tuhansia Kutsutaan: private peering :t kytkeytyvät myös (julkisiin) Internet Exchange Point (IXP) pisteisiin Kutsutaan: public peering

4 Internetin rakenne: verkkojen verkko Keskustassa: tier-1 :t Suhtautuvat toisiinsa samanarvoisina Eivät maksa toisilleen liikenteen välityksestä Pystyvät välittämään liikennettä maailmanlaajuisesti oman verkkoinfrastruktuurin kautta Tier-1 palveluntarjoajat ovat yhteydessä toisiinsa (peer) yksityisesti Tier 1 Tier 1 ( IXP Tier 1 Tier-1 palveluntarjoajat ovat yhteydessä toisiinsa myös julkisten Internet Exchange point (IXP) pisteiden kautta Internetin rakenne: verkkojen verkko Tier-2 :t ovat pienempiä (usein alueellisia) :itä Ovat yhteydessä yhteen tai useampaan Tier-1 :hen, sekä muihin Tier-2 :hin aksavat liikenteestä jonka joutuvat lähettämään Tier-1 verkon kautta (transit liikenne) Eivät maksa peering liikenteestä (toisten Tier-2 verkkojen kanssa) Tier-2 :t Tier-2 maksaa Tier-1 :lle yhteydestä muuhun Internettiin Tier-2 on Tier-1 palveluntarjoajan asiakas Tier-2 Tier 1 Tier-2 Tier 1 Tier-2 IXP Tier 1 Tier-2 myös peeraavat toistensa kanssa, sekä IXP pisteiden kautta Tier Internetin rakenne: verkkojen verkko Tier-3 :t ja paikalliset :t Ei omaa peering liikenteen vaihtoa Vain transit liikennettä Tier-2 :n kautta Internettiin (josta joutuu maksamaan) Internetin rakenne: verkkojen verkko Paketti kulkee useiden verkkojen läpi! Paikalliset ja Tier- 3 :t ovat Tier 2 :den asiakkaita, joiden kautta kytkeydytään muuhun Internettiin Tier 3 Tier-2 Tier 1 Tier-2 Tier 1 Tier-2 IXP Tier 1 Tier-2 Tier Tier 3 Tier 1 Tier-2 Tier-2 Tier 1 Tier-2 IXP Tier 1 Tier-2 Tier Internetin rakenne: verkkojen verkko Tietokoneverkot ja Internet Suomessa Korkeakoulut ovat yhdeydessä Internettiin Funetin (Finnish University and Research Network) kautta FICIX (Finnish Communication and Internet Exchange) Suurin Internetin solmupiste (IXP) suomessa Internet-palveluntarjoajat vaihtavat Internet liikennettä FICIX:n kautta Voittoa tavoittelematon organisaatio Internet-palveluntarjoajilla on myös useita yksityisiä sopimuksia toistensa kanssa (private peering) ikä on Internet?

5 Tarkempi katsaus verkon rakenteeseen: : sovellukset ja päätelaitteet : reitittimet Verkkojen verkko Access verkot, fyysinen media: tietoliikennelinkit Verkon reuna: Päätelaitteet (hosts): Suorittavat sovelluksia Esim. Web, Ovat siis verko reunalla asiakas/palvelin malli Asiakaslaite pyytää ja saa palvelua (aina päällä olevalta) palvelimelta Esim. WWW-selain/server; client/server vertaisverkko malli: inimaalisesti (tai ei ollenkaan) palvelimia Esim. Napster, BitTorrent, KaZaA, Skype, Verkon reuna: yhteydellinen palvelu Verkon reuna: yhteydetön palvelu Tavoite: tiedonsiirto päätelaitteiden välillä kättely: Valmistaudutaan tiedonsiirtoon etukäteen Hei, oi Ihmisprotokolla alustus tila kommunikoivissa laitteissa TCP - Transmission Control Protocol Internetin yhteydellinen palvelu TCP service [RFC 793] Luotettava, järjestyksen säilyttävä tiedonsiirto häviöitä: kuittaukset ja uudelleenlähetykset Vuonvalvonta: Lähettäjä ei tukahduta vastaanottajaa Ruuhkanhallinta: Lähettäjä hidastaa lähetysnopeutta kun verkko on ruuhkainen Tavoite: tiedonsiirto päätelaitteiden välillä Niin kuin edellä! UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: Yhteydetön Epäluotettava tiedonsiirto Ei vuonvalvontaa Ei ruuhkanhallintaa TCP sovelluksia: HTTP (Web), FTP (tiedostonsiirto), Telnet (etäkäyttö), STP ( ), streaming media käytännössä tänä päivänä UDP sovelluksia: streaming media, etäneuvottelu, DNS, Internet puhelut Tietokoneverkot ja Internet Verkon runko ikä on Internet? Toisiinsa kytkettyjen reitittimien verkosto Olennainen kysymys: kuinka tieto siirretään verkon läpi? piirikytkentä: Erillinen linja ( piiri ) jokaiselle yhteydelle: esim. lankapuhelinverkko pakettikytkentä: tieto lähetetään verkon läpi diskreeteissä paloissa

6 Verkon runko : Piirikytkentä Verkon runko : Piirikytkentä Päästä-päähän resurssit varataan yhteydelle Linkin kaistanleveys, kytkinten kapasiteetti Annetut resurssit: ei voida jakaa muiden kanssa Taattu suorituskyky Vaatii yhteyden alustuksen Verkon resurssit (esim. kaistanleveys) jaetaan osiin Osat varataan yhteyksille Resurssin osa on joutilaana jos se ei ole sen varanneen yhteyden käytössä (ei voida siirtää muiden dataa) Linkin kaistan jako osiin Taajuusjako - Frequency Division ultiplexing (FD) Aikajako - Time Division ultiplexing (TD) Piirikytkentä: FD ja TD Example: FD 4 users frequency time TD Numeerinen esimerkki Kuinka kauan kestää siirtää tiedosto, jonka koko on bittiä, laitteelta A laitteelle B piirikytkentäisessä verkossa? Kaikkien linkkien nopeus on bps Jokainen linkki käyttää TD tekniikkaa, jossa 24 aikaväliä Päästä-päähän yhteyden muodostus kestää 500 ms frequency time 1-33 Yksittäisen piirin tiedonsiirtonopeus 1536 kbps/24 = 64 kbps Eli tiedoston lähetys kestää /64000 = 10 s Ja yhteydenmuodostuksen kanssa 10.5 s 1-34 Verkon runko : Pakettikytkentä Pakettikytkentä: Tilastollinen kanavanjako Jokainen päästä-päähän Resursseista kilvoittelu: tietovirta jaetaan paketeiksi Kokonaisvaatimus Käyttäjien paketit jakavat resursseille voi ylittää verkon resurssit Jokainen paketti käyttää linkin kaiken kaistanleveyden Resursseja käytetään kun niitä tarvitaan Ei kaistan jakoa osiin Ei omaa yhteyttä Ei resurssien varausta käytössäolevat resurssit Ruuhkautuminen: paketit jonottavat, eli odottavat linkin vapautumista Talletus ja lähetys: paketit liikkuvat yhden hypyn kerrallaan Solmu vastaanottaa koko paketin ennen jatkolähetystä 1-35 A B 10 b/s Ethernet Paketteja jonossa odottamassa linkin vapautumista tilastollinen multipleksointi C 1.5 b/s D A:n ja B:n pakettien järjestystä ei ole kiinnitetty Tilastollinen kanavointi. TD:ssä jokainen laite saa saman aikavälin toistuvassa TD kehysrakenteessa. E

7 Pakettikytkentä vastaan piirikytkentä Pakettikytkentä mahdollistaa enemmän käyttäjiä! 1 b/s linkki Jokainen käyttäjä: 100 kb/s aktiivisena aktiivinen 10% ajasta piirikytkentä: N käyttäjää 10 käyttäjää pakettikytkentä: Jos 35 käyttäjää, todennäköisyys sille että enemmän kuin 10 aktiivista käyttäjää on pienempi kuin 0.04 % 1 bps linkki 1-37 Pakettikytkentä vastaan piirikytkentä Onko pakettikytkentä ylivoimainen voittaja? Loistava purskeiselle datalle Resurssien jako Yksinkertaisempi, ei yhteyden muodostusta Kohtuuttomat ruuhkat: pakettien viive ja häviöt Tarvitaan protokollia luotettavalle tiedonsiirrolle ja ruuhkanhallinnalle Q: Kuinka tarjotaan piirikytkentämäinen toiminta? Esim. audio/video sovellukset vaativat takuun kaistanleveydestä Vieläkin ratkaisematon ongelma 1-38 Pakettikytkentä : talleta-ja-forwardoi L R R R Pakettikytkentä : talleta-ja-forwardoi L R R R Koko paketin pitää saapua reitittimelle ennen kuin se voidaan lähettää seuraavalle linkille: talleta ja jatkolähetä Vaatii L/R sekunttia lähettää paketti, jonka pituus on L bittiä, linkille jonka nopeus on R bps Kuvan viive = 3L/R Esimerkki: L = 7.5 bits R = 1.5 bps viive = 15 sec essage switching vs. packet switching Viestit kannattaa pilkkoa pienemmiksi paloiksi 1-39 Esimerkki: Viestin koko = 16 kilobittiä (kb) Paketin koko = 16 kb Linkin nopeus = 4 kilobittiä sekunnissa (kbps) Viestin siirtoon kuluva aika (viive) = 12 sec Tutustu essage Segmentation Applettiin Esimerkki: Viestin koko = 16 kb Paketin koko = 4 kb Linkin nopeus = 4 kilobittiä sekunnissa (kbps) Viestin siirtoon kuluva aika (viive) = 6 sec 1-40 Pakettikytketyt verkot: forwarding Tavoite: siirtää paketit reitittimien läpi lähteestä kohteeseen yöhemmin tarkastellaan useita polunvalinta- (eli reititys-) algoritmeja datagrammiverkko: kohdeosoite paketissa määrittää seuraavan hypyn Reitit voivat vaihtua yhteyden aikana vastaavuus: autolla ajo, risteyksessä kuljettaja valitsee seuraavan polun reitillä esim. ruuhkan mukaan. virtuaalipiiriverkko: Jokaisessa paketissa on tunnus (virtuaalipiirin ID), tunnus määrittelee seuraavan hypyn Kiinnitetty polku määritellään yhteyden alustuksen aikana, säilyy samana koko yhteyden keston ajan Reitittimet ylläpitävät yhteyksien tilatietoja vastaavuus: Linja-auto, kiinteä reitti, varataan resurssit kaduilta bussikaistoilla Verkkojen luokittelua FD Piirikytkentäiset verkot Tietoliikenneverkot TD Pakettikytkentäiset verkot Virtuaalipiiriverkot Datagrammiverkot Datagrammiverkot eivät ole joko yhteydellisiä tai yhteydettömiä (voidaan siis tarjota molempia palveluja, toisin kuin (virtuaali)piiriverkkojen tapauksessa) Internet mahdollistaa sekä yhteydellisiä (TCP) että yhteydettömiä (UDP) palveluja sovelluksille

8 Tietokoneverkot ja Internet ikä on Internet? Liityntä (access) -verkot ja fyysinen media Q: Kuinka kytketään päätelaitteet verkon reitittimeen? Kotiverkot Organisaatioverkot (koulu, yritys) Langattomat verkot uistettavaa: Access -verkon kaistanleveys (bittiä sekunnissa)? Jaettu vai dedikoitu? Kotoa yhteys: pisteestä pisteeseen yhteys Kotoa yhteys: kaapelimodeemit modeemi max 56kbps reitittimelle Varaa puhelinliitännän ISDN (2B+D kanavaa) 2*64 kbps + 16 kbps ADSL: asymmetric digital subscriber line 1 bps upstream (nykyään minimi 512 kbps) 8 bps downstream (ADSL2+ mahdollistaa 24 bps) FD: 138 khz 1104 khz (ADSL2+: 2.2Hz ) downstream khz to 138 khz upstream 0 khz - 4 khz tavallinen puhelin 1-45 Tiedonsiirto asymmetrinen: max 30bps downstream, 320 kbps 10 bps upstream Koaksiaalikaapeleiden ja valokuitujen verkko yhdistää kodin :n reitittimeen Kaapeliyhteys reitittimelle on jaettu käyttäjien kesken Hyödynnetään kaapelitelevision ylimääräistä taajuuskaistaa 1-46 Yhteys yrityksestä: Lähiverkot (LANs) Langattomat yhteysverkot Yrityksen/yliopiston lähiverkko (LAN) yhdistää päätelaitteet reunareitittimiin Ethernet (jaettu tai kytketty): Jaettu tai dedikoitu (kytketty) linkki yhdistää päätelaitteen ja reitittimen Välissä joko keskitin (hub) jaetussa tai kytkin (switch) kytketyssä Ethernetissä Ethernet versioita 10 bs 100bps Gigabit 10 Gigabit 40 Gigabit 100 Gigabit 1-47 Jaettu langaton yhteys päätelaitteesta reitittimeen Tukiaseman (access point) kautta router WLANs: standardiperhe base WiAX: station standardiperhe Joka paikan langaton yhteys Puhelinoperaattorilta (2.5G-3.9G) GPRS/EDGE/UTS/HSPA/LTE 4G? (obile WiAX? LTE?) 2008 Vaatimus: 100 bit/s nopeassa liikkeessä (auto, junat), 1 Gbit/s hitaassa liikkeessä 2010 löysättiin nopeusvaatimuksia mobile hosts

9 Kotiverkot Fyysinen media (siirtotie) Tyypilliset kotiverkon komponentit: ADSL- tai kaapelimodeemi reititin/palomuuri/nat Ethernet Langaton tukiasema to/from DSLA ADSL modem router/ firewall Ethernet wireless access point wireless laptops Bitti: etenee lähettimen ja vastaanottimen välillä fyysinen linkki: itä on lähettimen ja vastaanottimen välillä Ohjattu media: Signaalit etenevät kiinteässä mediassa: kupari, koaksiaalikaapeli, valokuitu Ohjaamaton media: Signaalit etenevät vapaasti, esim. radioaallot Kierretty pari Kaksi eristettyä kuparijohtoa Category 3: perinteiset puhelinjohdot, 10 bps Ethernet Category 5: 100 bps Ethernet Category 5e: Gigabit Ethernet Category 6: 10Gigabit Ethernet Fyysinen media: Koaksiaali ja kuitu Fyysinen media: radio Koaksiaalikaapeli: Kaksi samankeskistä kuparijohdinta kaksisuuntainen baseband: Yksi kanava kaapelissa Paksu Ethernet broadband: monta kanavaa kaapelissa kaapelimodeemit Valokuitu: Lasikuitu siirtää valopulsseja, yksi pulssi on yksi bitti Suuri nopeus: Pisteestä pisteeseen tiedonsiirto (> 10Gbps) Vähän virheitä: toistimet kaukana; immuuni sähkömagneettisille häiriöille Informaatio kuljetetaan sähkömagneettisella säteilyllä Ei fyysistä johtoa kaksisuuntainen Etenemisympäristö vaikuttaa yhteyden laatuun: onitie-eteneminen Esteet Häiriöt Liikkuminen Radiolinkkien tyyppejä: WLAN 2bps, 11bps, 54bps, atkapuhelimet Useita megabittejä Kiinteät linkit mikroaalloilla Nopeudet kymmeniä bps Satelliitti jopa 50bps kanavia 270 msec päästä-päähän viive Satelliitin korkeus? Tietokoneverkot ja Internet ikä on Internet? 1-53 Kuinka häviöitä ja viivettä syntyy? Paketit jonottavat reitittimien puskureissa Pakettien saapumisnopeus linkille ylittää linkin kapasiteetin A B Pakettia ollaan lähettämässä (viive) Paketti jonossa (viive) Tyhjiä (vapaita) puskureita: saapuvat paketit pudotetaan (hävikki) jos ei ole vapaita puskureita

10 Pakettien viiveen neljä syytä 1. Laskenta solmuissa: Takastetaan bittivirheet ääritellään output linkki Vaihdetaan tarvittaessa linkkikerroksen protokollaa A B Lähetys Laskenta solmussa Eteneminen Jonotus 2. Jonotus Aika joka odotetaan output jonossa Riippuu reitittimen ruuhkatilanteesta 1-55 Viive pakettikytketyissä verkoissa 3. Lähetysviive: R=linkin kaistanleveys (bps = bittiä sekunnissa) L=paketin pituus (bits) Bittien linkille lähetykseen kuluva aika = L/R A B transmission nodal processing 4. Etenemisviive: d = fyysisen linkin pituus s = etenemisnopeus väliaineessa (~2x10 8 m/s) Etenemisviive = d/s propagation queueing Huom: s ja R ovat hyvin erilaisia suureita! 1-56 Autoseurue analogia Autoseurue analogia (jatkuu) 100 km 100 km 100 km 100 km 10 auton seurue Tiemaksupiste Tiemaksupiste 10 auton seurue Tiemaksupiste Tiemaksupiste Autot etenevät 100 km/h Tiemaksupisteellä menee 12 s yhden auton palvelemiseen auto~bit; autoseurue ~ paketti Q: Kuinka kauan kestää ennen kuin koko autoseurue on jonossa toisen tiemaksupisteen luona? Kokoseurueen työntämiseen maksupisteen läpi maantielle menee = 12*10 = 120 sekunttia Aika joka viimeiseltä autolta menee etenemiseen toiselle maksupisteelle: 100km/(100km/h)= 1 tunti A: 62 minuuttia Nyt autot etenevät 1000 km/h Nyt tiemaksupisteellä menee 1 minuutti auton palvelemiseen Q: Saapuuko autoja toiselle pisteelle ennen kuin ensimmäinen piste on palvellut kaikki autot? Jep! 7 minuutin jälkeen ensimmäinen auto toisella pisteellä ja kolme autoa vielä ensimmäisellä pisteellä. Paketin ensimmäinen bitti voi saapua seuraavalle reitittimelle ennen kuin paketti on kokonaan lähetetty edelliseltä reitittimeltä! Kokeile Ethernet applettia Solmun viive Jonotusviive ja liikenneintensiteetti d nodal d proc d d proc = prosessointiviive queue d trans d prop Tyypillisesti muutama mikrosekuntti tai vähemmän d queue = jonotusviive Riippuu ruuhkautumisesta d trans = lähetysviive = L/R, merkittävä pienen nopeuden linkeille d prop = etenemisviive uutamasta mikrosekunnista satoihin millisekunteihin 1-59 R=linkin kaistanleveys (bps) L=paketin pituus (bits) a=keskimääräinen pakettien saapumisnopeus liikenneintensiteetti = La/R La/R ~ 0: pieni keskimääräinen jonotusviive La/R -> 1: viive kasvaa suureksi La/R > 1: enemmän lähetettävää saapuu kuin voidaan palvella, keskimääräinen viive ääretön!

11 Internetin viive ja reitit iltä Internetin todellinen viive ja hävikki näyttävät? Traceroute ohjelma: tarjoaa viiveen mittauksen lähteestä reitittimiin matkalla kohteeseen. Kaikille i: Lähettää kolme pakettia jotka saapuvat reitittimelle i matkalla kohteeseen Reititin i palauttaa paketin takaisin lähettäjälle Lähettäjä mittaa lähetyksen ja vastauksen välisen ajan 3 probes 3 probes 3 probes 1-61 Internetin viive ja reitit traceroute: joko omalta koneelta tai esim. Kolme viiveen mittausta C:\Documents and Settings\arjuvi>tracert Tracing route to [ ] over a maximum of 30 hops: 1 <1 ms <1 ms <1 ms default-gw.net169-0.it.jyu.fi [ ] 2 * * * Request timed out. 3 2 ms 1 ms 2 ms eppi.it.jyu.fi [ ] Trace complete. C:\Documents and Settings\arjuvi> [arjuvi@teco2 ~]$ traceroute traceroute to ( ), 30 hops max, 40 byte packets 1 default-gw.net169-0.it.jyu.fi ( ) ms ms ms 2 * * * 3 dyn vpn.jyu.fi ( ) ms ms ms 4 karahka.cc.jyu.fi ( ) ms ms ms [arjuvi@teco2 ~]$ Tähti (*) tarkoittaa ei vastausta (reitittimen asetus tässä tapaukssa) 1-62 Internetin viive ja reitit traceroute: ieee.org [ ] 1 <1 ms <1 ms <1 ms default-gw.net169-0.it.jyu.fi [ ] 2 * * * Request timed out. 3 1 ms <1 ms <1 ms dyn vpn.jyu.fi [ ] 4 1 ms 1 ms 1 ms jyu-core-ptp1-r2v1.core.jyu.fi [ ] 5 1 ms <1 ms <1 ms jyu-a201-jyu1.core.jyu.fi [ ] 6 3 ms 2 ms 2 ms uku0-p3300-jyu3.funet.fi [ ] 7 7 ms 7 ms 7 ms tut0-p2000-uku0.funet.fi [ ] 8 10 ms 10 ms 10 ms helsinki0-p2000-tut0.funet.fi [ ] annerten 9 17 ms 17 ms 17 ms se-tug.nordu.net [ ] ms 17 ms 17 ms s-b4-link.telia.net [ ] välinen ms 17 ms 17 ms s-bb2-link.telia.net [ ] linkkki ms 26 ms 27 ms kbn-bb2-pos0-0-0.telia.net [ ] ms 112 ms 112 ms nyk-bb2-link.telia.net [ ] ms 112 ms 112 ms nyk-b1-link.telia.net [ ] ms 112 ms 112 ms sprint nyk-b1.telia.net [ ] ms 118 ms 118 ms sl-bb27-pen-12-0.sprintlink.net [ ] ms 123 ms 122 ms sl-gw38-pen-9-0.sprintlink.net [ ] ms 124 ms 123 ms sl-ieee-1-0.sprintlink.net [ ] ms 118 ms 112 ms ms 118 ms 114 ms anakin-ext.ieee.org [ ] ms 115 ms 115 ms origin. [ ] 1-63 Pakettien hukkuminen Jonolla (eli puskurilla) on äärellinen kapasiteetti Kun paketti saapuu täyteen jonoon, paketti pudotetaan (eli paketti häviää) Hävinnyt paketti voidaan uudelleenlähettää edellisen solmun, tai lähteenä olevan päätelaitteen toimesta Voi olla myös että hävinnyttä pakettia ei uudelleenlähetetä (esim. UDP) 1-64 Throughput - tiedonsiirtonopeus Throughput (more) throughput: nopeus (bits/time unit) jolla bitit siirretään lähettäjän ja vastaanottajan välillä instantaneous: nopeus tietyllä ajanhetkellä average: nopeus pidemmällä aikavälillä R s < R c ikä on keskiverto päästä-päähän viive? R s bits/sec R c bits/sec R s > R c ikä on keskiverto päästä-päähän viive? R s bits/sec R c bits/sec server server, sends with bits (fluid) file of into F bits pipe to send to client pipe link that capacity can carry fluid R s bits/sec at rate R s bits/sec pipe link that capacity can carry Rfluid c bits/sec at rate R c bits/sec Introduction 1-65 pullonkaula -linkki On se linkki päästä-päähän polulla joka rajoittaa siirtonopeutta Introduction

12 Throughput: Internet scenario Tietokoneverkot ja Internet Yhteyskohtainen end-end throughput: min(r c,r s,r/10) käytännössä: R c tai R s usein pullonkaulana R s R c R s R c R s R c 10 connections (fairly) share backbone bottleneck link R bits/sec R Introduction 1-67 ikä on Internet? 1-68 Internet History Internet History : Early packet-switching principles : Internetworking, new and proprietary nets 1961: Kleinrock - queueing theory shows effectiveness of packetswitching 1964: Baran - packetswitching in military nets 1967: ARPAnet conceived by Advanced Research Projects Agency 1969: first ARPAnet node operational 1972: ARPAnet demonstrated publicly NCP (Network Control Protocol) first hosthost protocol first program ARPAnet has 15 nodes : ALOHAnet satellite network in Hawaii 1973: etcalfe s PhD thesis proposes Ethernet 1974: Cerf and Kahn - architecture for interconnecting networks late70 s: proprietary architectures: DECnet, SNA, XNA late 70 s: switching fixed length packets (AT precursor) 1979: ARPAnet has 200 nodes Cerf and Kahn s internetworking principles: minimalism, autonomy - no internal changes required to interconnect networks best effort service model stateless routers decentralized control define today s Internet architecture Internet History 1990, 2000 s: commercialization, the Web, new apps Early 1990 s: ARPAnet decommissioned 1991: NSF lifts restrictions on commercial use of NSFnet (decommissioned, 1995) early 1990s: Web hypertext [Bush 1945, Nelson 1960 s] HTL, HTTP: Berners-Lee 1994: osaic, later Netscape late 1990 s: commercialization of the Web Late 1990 s 2000 s: more killer apps: instant messaging, P2P file sharing network security to forefront est. 50 million host, 100 million+ users backbone links running at Gbps Johdannon yhteenveto Käytiin läpi paljon materiaalia Internetin yleissilmäys ikä on protokolla?, runko ja verkkoon pääsy Pakettikytkentä vs. piirikytkentä Internetin rakentuminen verkoista suorituskyky: hävikki, viive Kerrokset ja palvelumallit Historiaa Nyt sinulla on: Yleissilmäys ja hieman tuntumaa tietoverkkoihin Seuraavaksi siirrytään käsittelemään asioita syvällisemmin ja yksityiskohtaisemmin