Tosiaikajärjestelmät Luento 8: Tietoliikenneverkkoja ja -protokollia. Tiina Niklander. Jane Liu: Real-time systems, luku 11 + artikkeleja

Samankaltaiset tiedostot
Kuva maailmasta Pakettiverkot (Luento 1)

Johdanto. Multicast. Unicast. Broadcast. Protokollat. Multicast

Multicast. Johdanto Ryhmien hallinta Reititys Reaaliaikaiset siirto- ja hallintaprotokollat Resurssien varaus Sessioiden hallinta MBone

Multicast. Johdanto Ryhmien hallinta Reititys Reaaliaikaiset siirto- ja hallintaprotokollat Resurssien varaus Sessioiden hallinta

» multiaccess channel» random access channel LAN (Ethernet) langaton. ongelma: käyttövuoron jakelu Yhteiskäyttöisen kanavan käyttö

4. MAC-alikerros. yleislähetys (broadcast) ongelma: käyttövuoron jakelu. » multiaccess channel» random access channel LAN (Ethernet) langaton

Multicast. Johdanto Ryhmien hallinta Reititys Reaaliaikaiset siirto- ja hallintaprotokollat Resurssien varaus Sessioiden hallinta

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki

OSI ja Protokollapino

7. Palvelun laatu (QoS) Internetissä

7. Palvelun laatu (QoS) Internetissä

Siltojen haitat Yleisesti edut selvästi suuremmat kuin haitat

Siltojen haitat. Yleisesti edut selvästi suuremmat kuin haitat 2/19/ Kytkin (switch) Erittäin suorituskykyisiä, moniporttisia siltoja

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer) 5.1. Kaksipisteyhteydet. Kehysten kuljetus. Missä virhe hoidetaan? Virheet.

Uutuudet. Tosiaikapalvelut Liikkuvuus. Sanna Liimatainen T Tietokoneverkot

Tällä kerralla esitellään. Uutuudet. Reaaliaikainen tiedonsiirto. Äänen ja videon siirto. Session Initiation Protocol (SIP) IP-puhelin

Internet Protocol version 6. IPv6

Verkkoliikennettä Java[ssa lla] Jouni Smed

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Pakettikytkentäiset verkot. Helsinki University of Technology Networking Laboratory

S Teletekniikan perusteet

Lisää reititystä. Tietokoneverkot 2009 (4 op) Syksy Futurice Oy. Lisää reititystä. Jaakko Kangasharju

Lisää reititystä. Tietokoneverkot 2008 (4 op) Syksy Teknillinen korkeakoulu. Lisää reititystä. Jaakko Kangasharju

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki. Kurose, Ross: Ch 6.1, 6.2, 6.3. (ei: 6.2.1, ja 6.3.5)

Kanavan kuuntelu. Yleislähetysprotokollia ALOHA. CSMA (Carrier Sense Multiple Access) Viipaloitu ALOHA. Lähetyskanavan kuuntelu (carrier sense)

Sisältö. Linkkikerros ja sen laitteet Linkkikerroksen osoitteet (MAC-osoite) ARP (eli IP-MAC-mäppäys) ja kytkintaulu

Monilähetysreititys. Paketti lähetetään usealle vastaanottajalle Miksi? Monet sovellukset hyötyvät

Tietoliikenne II. Syksy 2005 Markku Kojo. Tietoliikenne II (2 ov,, 4 op) Page1. Markku Kojo Helsingin yliopisto Tietojenkäsittelytieteen laitos

Tietoliikenne II (2 ov)

Kohina (Noise) 1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat. Signaalin vahvistaminen

Tietoliikenne II (2 ov)

Kohina (Noise) Signaalia häiritsee kohina. aina taustalla esiintyvää sähkömagneettista aaltoliikettä terminen kohina. elektronien liikkeestä johtuva,

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat

1.4. Tietoliikenneohjelmistot eli protokollat. Protokollien kerrosrakenne. Mitä monimutkaisuutta?

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki. Kurose, Ross: Ch 6.1, 6.2, 6.3. (ei: 6.2.1, ja 6.3.5) Tietoliikenteen perusteet /2011 1

Langaton linkki. Langaton verkko. Tietoliikenteen perusteet. Sisältö. Linkkikerros. Langattoman verkon komponentit. Langattoman linkin ominaisuuksia

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)

OSI malli. S Tietoliikenneverkot S Luento 2: L1, L2 ja L3 toiminteet

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)

ELEC-C7241 Tietokoneverkot Multimedia, tietoturva, jne.

Internet ja tietoverkot 2015 Harjoitus 5: (ISO/OSI-malli: Verkkokerros, TCP/IP-malli: internet-kerros)

ITKP104 Tietoverkot - Teoria 3

Jos A:lla ei ole tietoa ARP-taulussaan, niin A lähettää ARP-kysely yleislähetyksenä

reitittimissä => tehokkaampi 2005 Markku Kojo IPv6

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki. Kurose, Ross: Ch 6.1, 6.2, 6.3. (ei: 6.2.1, ja 6.3.5)

TURVAVÄYLÄSEMINAARI. Erilaiset kenttäväylät ja niiden kehitys Jukka Hiltunen

Luento 13: Arkkitehtuurit. Internet tänään

Turvallisuus verkkokerroksella

Turvallisuus verkkokerroksella

AH-otsake. Turvallisuus verkkokerroksella. AH-otsake. AH-otsake. ESP-otsake. IP-otsake

Multicast perusteet. Ins (YAMK) Karo Saharinen Karo Saharinen

Tietoliikenne I 2 ov kevät 2003

itää saada selville P-osoitetta vastaava erkko-osoite. leislähetyksenä ysely: Kenen IPsoite. IP-paketissa on vain vastaanottajan

Palvelun laatu (QoS) Internetissä (Kurose-Ross, Computer Networking, ss , Tanenbaum, ss )

Tietoverkot ja QoS. QoS QoS-toteutukset Integrated Services Differentiated Services

ICMP-sanomia. 3. IP-kerroksen muita protokollia ja mekanismeja ICMP (Internet Control Message Protocol)

Tietoliikenteen perusteet. Langaton linkki. Kurose, Ross: Ch 6.1, 6.2, 6.3. (ei: 6.2.1, ja 6.3.5) Tietoliikenteen perusteet /2010 1

IPTV:n asettamat vaatimukset verkolle ja palvelun toteutus. Lauri Suleva TI07 Opinnäytetyö 2011

Tietoverkot ja QoS. Quality of Service (QoS) QoS-toteutukset. Laatuparametrit. Jonotus. Reitittimen toiminta

100 % Kaisu Keskinen Diat

3. IP-kerroksen muita protokollia ja

Yleistä ruuhkasta. 5. Ruuhkan valvonta. ruuhkan valvonta <=> vuon valvonta. open-loop control. closed-loop control

5. Ruuhkan valvonta. yleistä ruuhkan valvonnasta ruuhkan estäminen. vuotava ämpäri, vuoromerkkiämpäri liikennevirran määrittely

5. Ruuhkan valvonta. yleistä ruuhkan valvonnasta ruuhkan estäminen. ruuhkan säätely. liikenteen tasoittaminen. kuorman rajoittaminen

" Internet on globaalin mittakaavan koeverkko. " Nykyinen Internet. " yhtäläiset resurssit ja kurjuus. " Best Effort palvelua. " 3 bitin precedence

Palvelun laatu (QoS) Internetissä (Kurose-Ross, Computer Networking, ss , Tanenbaum, ss )

Tietoliikenne I (muuntokoulutettaville) 2 ov syksy 2003 Luennot Liisa Marttinen

Tietoliikenne I (muuntokoulutettaville) 2 ov syksy 2003 Luennot Liisa Marttinen

Reititys. Tietokoneverkot 2009 (4 op) Syksy Futurice Oy. Reititys. Jaakko Kangasharju.

Tietoliikenne I 2 ov kevät 2004

Tietoliikenne I 2 ov kevät 2004

Tietoliikenne I 2 ov kevät 2002

Tietoliikenne I (muuntokoulutettaville) 2 ov Syksy 2002 Luennot Liisa Marttinen 11/6/2002 1

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer) 5.1. Kaksipisteyhteydet. Kehysten kuljetus. Virheet. Missä virhe hoidetaan?

5. Siirtoyhteyskerros linkkikerros (Data Link Layer)

Tietoliikenteen perusteet. Linkkikerros

Tietoliikenteen perusteet. Linkkikerros

Liikkuvien isäntäkoneiden reititys

IP-reititys IP-osoitteen perusteella. koneelle uusi osoite tässä verkossa?

Luento 9: Linkkikerros. Syksy 2014, Tiina Niklander

3. Kuljetuskerros 3.1. Kuljetuspalvelu

ELEC-C7241 Tietokoneverkot Kuljetuskerros

IPTV:n laadun ja luotettavuuden mittaamisesta. Jorma Kilpi

6. Erilaisia verkkoja. LAN, MAN ja WAN

6. Erilaisia verkkoja

Tietokone. Tietokone ja ylläpito. Tietokone. Tietokone. Tietokone. Tietokone

Tietoliikenteen perusteet

Mikä on internet, miten se toimii? Mauri Heinonen

14. Luento: Kohti hajautettuja sulautettuja järjestelmiä. Tommi Mikkonen,

» multiaccess channel» random access channel LAN (Ethernet) langaton. ongelma: käyttövuoron jakelu Yhteiskäyttöisen kanavan käyttö

Internet ja tietoverkot 2015 Harjoitus 7: Kertaus

1. Tietokoneverkot ja Internet Tietokoneesta tietoverkkoon. Keskuskone ja päätteet (=>-80-luvun alku) Keskuskone ja oheislaitteet

Älypuhelinverkkojen 5G. Otto Reinikainen & Hermanni Rautiainen

Tietoverkot ja QoS. QoS ATM QoS-toteutukset Integrated Services Differentiated Services. Petri Vuorimaa 1

Internet-protokollia. testauspakettien lähettäminen

Tällainen palvelu ei sovi kaikille sovelluksille audio/video multimedia IP-puhelu. QoS-ajattelu myös Internetiin?

Palvelun laatu (QoS) Internetissä (Kurose-Ross, Computer Networking, (2 ed), , (1 ed) ss , Tanenbaum, ss )

ELEC-C7241 Tietokoneverkot Linkkikerros

S Tietoliikennetekniikan perusteet. Piirikytkentäinen evoluutio. Annukka Kiiski

Transkriptio:

Tosiaikajärjestelmät Luento 8: Tietoliikenneverkkoja ja -protokollia Tiina Niklander Jane Liu: Real-time systems, luku 11 + artikkeleja Sisältöä Yleistä verkoista Internet ja tosiaikaisuus Ethernet Protokollia CAN Controller Area Network TTP Time Triggered Protocol (ei siis timed token protocol, jollainen myös on olemassa) Verkot ja vikasietoisuus 1

Yleistä Protokollakerroksia Erilaisia mekanismeja eri kerroksilla Verkon lähetysvuoroja Useita erilaisia tapoja sopia kommunikointikanavan käytöstä Liu kuva 11-11 a) Kaksi tapaa valvoa liikennettä Vuon uudelleenmuotoilu (reshaping) Verkon sisäistä Viivytetään väärään aikaan saapujia, kunnes vastaavat kuormakuvaustaan Esim. vuotava astia Politiikka (policy) Verkon ulkorajalla Saapuva liikenne (yhden vuon) voi ylittää kuormakuvauksensa (esim. useammin) 2

Solmujen lähetysvuorot Miten lähetysvuoro määrätään? Vuoromerkki esim. Vuororengas, Profibus CSMA/CD (carrier sense multiple access / collision detection) esim. Ethernet, LON ja CAN (käytössä autoissa) TDMA (time division multiple access) TTP (lähde: Kopetz) Minislots ARINC 629 (Boeing-koneissa) Sisältöä Yleistä verkoista Internet ja tosiaikaisuus Ethernet Protokollia RTP, RTCP, RSVP CAN Controller Area Network TTP Time Triggered Protocol Verkot ja vikasietoisuus 3

Ethernet ja tosiaikaisuus Oppikirjan lisäksi kaksi artikkelia: J-D. Decotignie. Ethernet-Based Real-Time and Industrial Communications. Proceedings of the IEEE. 93(6):1102-1117, June 2005 P. Pedreiras et.al. FTT-Ethernet: A Flexible Real- Time Communication Protocol That Supports Dynamic QoS Management on Ethernet-Based Systems. IEEE Tr. On Industrial Informatics. 1(3):162-172, August 2005 Ethernet ja tosiaikaisuus Ei ole suunniteltu alun perin tosiaikaista liikennettä varten Uudet piirteet mahdollistavat ainakin pehmeät aikarajat Jaetusta kaapelista -> kytkettyyn tähteen Vähemmän törmäyksiä Nopeus on kasvanut 2.94 Mbps -> 10 Mbps -> 100 Mbps -> 1 GBps -> 10 Gbps Edelleen saapuvat purskeet kytkimille voivat aiheuttaa pakettien pudottamista. 4

Tosiaikaisuus ja protokollapino Sovelluskerros: Asiakas-palvelin OK, jos palvelimella aikaraja Tuottaja-kuluttaja ja publish-subscribe Yhteyskerros ja verkkokerros: Prioriteetit, aikarajat, viipeet Täällä mm. RTP protokolla Linkkikerros: Valtaosa Ethernet+tosiaika tutkimuksesta täällä CSMA/CD pahin ongelma, ei ylärajaa siirron kestolle Linkkikerros ratkaisuvaihtoehtoja TDMA-pohjainen lähetys Aikaikkuna kertoo kuka saa lähettää Vuoromerkki (token) Saa lähettää vain jos omistaa vuoromerkin Master-slave Mestari jakaa lähetysvuorot kyselemällä (poll) Kehyksen varaus Solmu voi varata tietyt kehykset itselleen 5

Yhteyskerros ja verkkokerros TCP ja UDP Käytetään vaikka ei takeita XTP Express Transfer Protocol Multistream Protocol Katso esim: S. Iren, P.D. Amer, P.T. Conrad. The transport layer: Tutorial and survey, ACM Comput. Surv. 31(4):360-404, Dec 1999. RTP & RTCP (RFC 1889) RTP Real-Time Protocol ja RTCP Real-Time Control Protocol Suunniteltu äänen ja kuvan (eli multimedian) lähettämiseen Sopii pehmeille, mutta ei koville aikarajoille (ei takuuta kulkuajasta) Voi käyttää UDP:tä alempana kerroksena Resurssien varaamiseen (käytännössä siis yhteyden varaamiseen) voi käyttää RSVP Resource Reservation Protocol 6

RTP & RTCP Kuva: Stallings 18.9. Stallings: High-Speed Networks and internets, 2nd ed. Prentice-Hall 2002 (Luku 18.3.) RTP Protokollan otsikkotietojen kentät kertovat mm. koodauksen, aikaleiman, järjestysnumeron, lähettäjän tunnisteen Sta fig 18.10 V version P padding X extension CC CSRC count M marker 7

RTCP Vastaanottaja lähettää säännöllisesti raportteja havainnoistaan (viipeet, saapuneet paketit, etc.) Viestityypit (RFC 1889): Sender report Välittäjät käyttävät tätä viestiä, ne sekä vastaanottavat että lähettävät edelleen Receiver report Puhtaat vastaanottajat raportoivat tällä viestillä Source Description Lisätietoa lähettäjästä (kuten nimi, sijainti, yhteystietoja) Goodbye Viestillä kerrotaan vastaanottajalla, että lähettäjä on lopettanut Sovellusspesifinen - käytännössä siis laajennusvaraa RSVP Resourse Reservation Protocol (RFC 2205) Varaukset yhteensuuntaan kulkevalle liikenteelle (unidirectional data flow) Tukee sekä yksi-yhteen-lähetyksiä että monen osapuolen monilähetyksiä Pääsynvalvonta (admission control) Politiikan valvonta (policy control) Soft state 8

RSVP Protokolla tarvitaan kaikkiin yhteyden varrella oleviin solmuihin (koneet ja reitittimet) Liu kuva 11-12 RSVP Vastaanottaja aloittaa! Ensimmäinen pyyntö lähtee aina vastaanottajalta ja se päätyy lähettäjälle Varaustieto kulkee vain yhteen suuntaan Vastaanottaja ei tiedä lopullisen saamansa yhteyden parametreja. Hylkäämisestä tulee tieto. Välille jäävät solmut (reitittimet, yhdyskäytävät, etc.) Hyväksymistesti ja lähetys eteenpäin 9

RSVP: Reitittimen tiedot Reitittimet ylläpitävät kahta tilatietoa: Path State Lähetyspolkuun liittyvät tiedot Mistä linkistä saapuu ja mihin kaikkialle laitetaan Näistä tiedoista muodostuu ns. nielupuu Path message lähettäjältä muodostaa reitin Reservation State Varaustiedot, jotka liittyvät vastaanottajan tarpeisiin Mitä resursseja on varattu, millainen palvelun laatu (QoS) on luvattu ja mikä vastaanottaja on varaajana Reservation request message jokaiselta vastaanottajalta kulkevat nielupuun määräämää reittiä Lähetetään vasta kun on saatu tuo path message sellaiselta lähettäjältä, jonka tietovirtaa halutaan seurata RSVP: Sink tree - nielupuu Nielupuu (sink tree) on yhden lähettäjän lähetysreittien muodostama puu kaikille sen monilähetyksen (multicast) vastaanottajille. Se on itseasiassa virityspuu (spanning tree). Liu kuva 11-13 10

RSVP: RESV-viesti Hyväksymistesti Varaa tarvittava kapasiteetti linkistä Epäonnistumisesta tieto RESV-viestin lähettäjälle Lähetys eteenpäin Lähetä tietoa edelleen kohti tiedon lähdettä Pyyntöjä voi yhdistellä, jolloin eteenpäin lähteekin vain yksi yhdistetty pyyntö RSVP: Soft State Useimpien protokollien mukaan kerran tehty varaus säilyy kunnes se eksplisiittisesti puretaan RSVP ei toimi näin, vaan se ylläpitää tilatietoja (polku ja varaus) vain määräajan. Tietojen voimassaolo on siis aika-ajoin uudistettava tai reitti puretaan ajastimen lauettua. Tästä rajallisesta voimassaolosta (ja säännöllisestä päivitysvaatimuksesta) tulee tuo nimitys soft state. Jokaisessa varaus- ja polkuviestissä on mukana viimeinen voimassaoloaika. 11

RSVP: Resurssien yhteiskäyttö Varauspyynnön (RESV) yhteydessä voi vastaanottaja määrittää suodattimia, joiden perusteella lähettäjät sidotaan resursseihin Samaan suodattimeen (filters) osuvat lähettäjät saavaan käyttää samoja resursseja Kolme luokkaa Ei suodatusta (kaikki samaan) Kiinteä suodatus (etukäteen sidotut lähettäjät ja kullekin oma varaus) Eksplisiittinen jako suodatus (nimetys lähettäjtä, jotka saavat jakaa resursseja) RSVP: Resurssien yhteiskäyttö Ei suodatusta (no filtering tai wild-card-filter) Reititin saa yhdistellä varauspyyntöjä ja tarvittavia resursseja Yhdistelyllä karsitaan saapuvaa pakettimäärää, koska yksi saapuva vuo voidaan vasta tässä jakaa useammaksi edelleen vastaanottajille. Esim: puhelinneuvottelu (yksi kerrallaan lähettää) Staattinen suodatus (fixed-filter) Yhdistelyä ei sallita Esim: Useita samanaikaisia erillisiä videoita Eksplisiittinen jako (shared-explicit) Lähettäjäjoukko jakaa resursseja ja yhdistely sallitaan, kun vastaanottajilla yhteiset lähettäjät Sopii, jos lähettäjät eivät todennäköisesti lähetä samanaikaisesti 12