Chapter 1 Introduction eğerlendirme Quizler 3*10 %30 Vize %30 Final %40 Bilgisayar Ağları / Herkes Jim Kurose, Keith Ross Alfa Yayınları Introduction 1-1 Introduction 1-2 Bölüm 1: Giriş Amacımız: Terminolojiyi anlamak aha derin konular ilerideki bölümlerde yol: Internet örneği Konular: Internet nedir? Protokol nedir? network uçları network özü fiziksel ortam Internet/ISP yapısı performans: kayıp, gecikme protokol katmanları, servis modeli network modeli Bölüm 1: 1.3 Network özü Introduction 1-3 Introduction 1-4 Internet nedir: parça parça Internet Birbirine bağlı milyonlarca bilgisayar: hosts = uç sistemler ağ uygulamaları Haberleşme linkleri fiber, bakır, radyo, uydu Linkteki data iletim oranı = band genişliği routerlar: paket iletimi (büyük datalar) ISP: Internet servis sağlayıcısı router server workstation mobil Protokol: mesaj gönderme ve almayı kontrol eder esela TCP, IP, HTTP, FTP Internet: networklerin networkü yada ağlar ağı Hierarşik bir yapısı yoktur Genel Internet ya da intranet Internet standartları RFC: Request for comments ITF: Internet ngineering Task Force router server lokal ISP şirket networkü workstation mobile bölgesel ISP Introduction 1-5 Introduction 1-6 1
Internet: Servis olarak Uç sistemlerde dağınık uygulamalarla data değişimi: Web, email, oyunlar, eticaret, dosya paylaşımı Uygulamalar için haberleş me servisleri: Güvenilir olmayan bağlantısız Güvenilir ve bağlantılı Protocol nedir? Đnsan protokolü: saat kaç? Birşey sorabilir miyim introductions belli mesajlar gönderilir karşı taraf mesajı alınca belli davranışları gösterir network protokolü: Đnsan yerine makinaları düşünelim Internetteki haberleşme protokollerle yapılır protokoller gönderilen/alınan msjların formatını ve sırasını; ve yapılması gereken davranışları belirler. Introduction 1-7 Introduction 1-8 Protokol? insan protokolü ve network protokolü erhaba erhaba Saat kaç? 2:00 zaman TCP bağlantısı isteği TCP bağlantısı cevabı Get http://www.awl.com/kurose-ross <dosya> Bölüm 1: 1.3 Network çekirdeği S: Başka insan protokolü? Introduction 1-9 Introduction 1-10 Netwok yapısına daha yakından bakalım: network uçları: uygulamalar and hostlar(uç sistemler) network çekirdeği: routerlar Ağların ağı Networke ulaşım, fiziksel ortam: haberleşme linkleri Network uçları: Uç sistemler (hostlar): Uygulama programlarının çalışması örnek Web, email Networkün ucundaki pda vs. client/server modeli client host ister ve serverdan servis alır Örn: Web browser/server; email client/server peer-peer modeli: server yok e.g. Gnutella, KaZaA Introduction 1-11 Introduction 1-12 2
Network ucları: bağlantı tabanlı servis Network edge: bağlantısız servis Amaç: sistem uçları arasında data transferi selamlaşma: data transferine hazırlanma rb, mrb (insan protokolü gibi) haberleşen uçlarda hazırlanma TCP - Transmission Control Protocol Internetin bağlantı temelli servisi TCP servisi [RFC 793] güvenilir, sırasıyla bytestream data transferi Kayıp olursa: onay ve yeniden transfer akış kontrolü: Gönderen alıcıyı çok fazla göndererek sıkmamalı tıkanıklık kontrolü: Tıkanıklık olursa gönderen gönderme oranını yavaşlatmalı Amaç: sistem uçları arasında data transferi iğeri ile aynı! UP - User atagram Protocol [RFC 768]: bağlantısız Güvenilir olmayan data transferi Akış kontrolü yok Tıkanıklık kontrolü yok TCP kullanan uygulamalar: HTTP (Web), FTP (dosya transfer), Telnet (remote login), STP (email) UP kullanan uygulamalar: video, teleconferans, NS, Internet telefonu Introduction 1-13 Introduction 1-14 Bölüm 1: Network Çekirdeği 1.3 Network çekirdeği Birbirine bağlı routerlar Temel soru: nette data transferi nasıl oluyor? devre anahtarlama: reserve ediliyor: telefon konuşması paket- anahtarlama : sınırlı paketlerle Introduction 1-15 Introduction 1-16 evre anahtarlama evre anahtarlama Uç-uç kaynakların reserve edilmesi Bant genişliği önemli Kaynaklar paylaşılmıyor Garanti performans Đlk başta reservasyon yapılması gerek network kaynakları (bant genişliği) parçalara ayrılıyor Parçalar aramalara reserve ediliyor ğer konuşmada kullanılmıyorsa ayrılan parça boş duruyor Linkin parçalara ayrılması Zaman bölünmesi(t) Frekans bölünmesi(f) Introduction 1-17 Introduction 1-18 3
evre değişimi : Zaman ve Frekans Bölünmesi Frekans(F) frekans Zaman(T) xample: 4 kullanıcı zaman Paket eğişimi Her data akışı parçalara ayrılıyor A ve B kullanıcıları network kaynaklarını ortak kullanıyorlar Her paket full bant genişliği kullanıyor Kaynaklar ihtiyaç durumunda kullanılıyor resource contention: Kaynaktan daha fazla paket gönderme isteği olabilir tıkanıklık: paket kuyruğu ve bekleme epola ve tekrar yolla: Tüm paketi alıp öyle gönder frekans zaman Introduction 1-19 Bant genişliğinin parçalara ayrılması Kaynak reservasyonu Introduction 1-20 Paket anahtarlama: Đstatistiksel çoklama A B 10 b/s thernet 1.5 b/s çıktı hattı için bekleyen paket kuyruğu Đstatistiksel çoklama A & B paketlerine aynı şey uygulanmaz Đstatistiksel çoklama C Paket anahtarlama & evre anahtarlama Paket anahtarlama networkü daha çok kişinin kullanmasını sağlar! 1 b/s link Her kullanıcı: 100 kb/s aktif oldukları zaman Zamanın %10 unda aktifler evre anahtarlama: 10 kullanıcı Paket anahtarlama: 35 kullanıcı ile N tane kullanıcı 1 bps link Introduction 1-21 Introduction 1-22 Paket anahtarlama & evre anahtarlama Paket anahtarlama: Kaynak paylaşımı aha basit, ilk başta rezervasyon yok Aşırı tıkanıklık: paket gecikmesi ve kaybı Güvenli data transferi için protokol lazım, tıkanıklık kontrolü Paket anahtarlama: depola ve ilet L R R R Göndermesi L/R saniye (push out) L bitlik paket ve R bps Routera paketin hepsinin gelip sonra gönderilmesi lazım: depola ve yolla gecikme = 3L/R Örnek: L = 7.5 bits R = 1.5 bps gecikme = 15 saniye Introduction 1-23 Introduction 1-24 4
Bölüm 1: Fiziksel ortam 1.3 Network çekirdeği Introduction 1-25 S:Uç sistemleri routera nasıl bağlarız? Yerleşim yerine ait erişim Şirket erişimi(okul vs.) Kablosuz erişim Aklımızda?: Networkün bant genişliği (bits per second)? Paylaşılmış mı; kişiye özel mi? Introduction 1-26 Yerleşim yerine ait erişim Yerleşim yerine ait erişim: kablo& modem Çevirmeli modem 56Kbps a kadar routera direk erişim Telefon ve interneti aynı anda kullanamazsın ASL: asymmetric digital subscriber line 1 bps bağlantı(günümüzde < 256 kbps) F: 50 khz - 1 Hz aşağı akım kanalı 4 khz - 50 khz yukarı akım kanalı 0 khz - 4 khz telefon için HFC: hybrid fiber coax asimetrik: 30bps aşağıya akım kanalı, 2 bps yukarı akım kanalı Kablo ve fiberin oluşturduğu network evi ISP routeruna bağlar Introduction 1-27 Introduction 1-28 Cable Network Architecture: verview Cable Network Architecture: verview Typically 500 to 5,000 homes cable headend cable headend cable distribution network (simplified) home cable distribution network (simplified) home Introduction 1-29 Introduction 1-30 5
Cable Network Architecture: verview Cable Network Architecture: verview server(s) F: V I V I V I V I V I C V N I T A A R T T A A L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Channels cable headend cable headend cable distribution network home cable distribution network home Introduction 1-31 Introduction 1-32 Şirket erişimi: LAN Wireless(Kablosuz) rişim şirket/universite local area network (LAN) uç sistemi routera bağlar thernet: Paylaşılmış veya özel link uç sistem ve routerı bağlar 10 bs, 100bps, Gigabit thernet LANs: bölüm 5 paylaşılmış wireless network uç sistemi routera bağlar Baz istastonu, access point(ulaşım noktası) wireless LANs: 802.11b (WiFi): 11 bps router base station mobile hosts Introduction 1-33 Introduction 1-34 v networkü Fiziksel rtam Tipik evdeki birimler: ASL yada kablo modem router thernet wireless ulaşım noktası kablo modem router thernet wireless ulaşım noktası wireless laptop Bit: gönderici ve alıcı arasında gider/gelir Fiziksel link: gönderici ve alıcı arasındaki birim a: Sinyaller kablo üzerinden yayılır: bakır, fiber, koaksiyel b: Sinyaller serbest yayılır, örn. radio Çift Sarımlı Bakır (TP) 2 yalıtılmış bakır tel UTP LAN larda kullanılır Category 3: geleneksel telefon kablosu, 10 bps thernet Category 5: 100bps thernet Introduction 1-35 Introduction 1-36 6
Fiziksel ortam: eşeksenli, fiber şeksenli kablo: 2 bakır iletken Bakır teller paralel değil, ortak merkezli Kablolu tvlerde ikiyönlü Fiber optic kablo: Işık cam fiberde taşınır. Her darbe 1 bit Yüksek hıza sahiptir: 5 Gps 100 km ye kadar talır lektromanyatik girişime karşı duyarsız Fiziksel ortam: radyo Sinyal elektromanyetik ortamda taşınır. Tel yok Uzun mesafe Çevresel faktörlerden etkilenir: Yol kaybı,gölge zayıflaması Araya giren nesnelerin sinyal yansıtması Başka sinyallerle karışması Introduction 1-37 Introduction 1-38 Bölüm 1: 1.3 Network çekirdeği Introduction 1-39 Gecikme ve kayıp nasıl olur? Paketler routerlarda sıraya girer Paketlerin erişim hızı routerın çıkış kapasitesinden daha fazla olursa Paketler sıraya girer,sıra bekler A B gecikme iletim Boş yerler: gelen paketler eğer Introduction 1-40 Paket gecikmesinin 4 sebebi 1. işleme gecikmesi: Routerlarda Bit hatası var mı? Kontrolü Çıkışın nerden olacağının belirlenmesi A B geçiş Đşleme gecikmesi yayılma kuyruk 2. kuyruklama gecikmesi Çıkıştaki kuyrukta bekleme Routera göre değişir Introduction 1-41 Paket gecikmesinin 4 sebebi 3. Đletim gecikmesi: R=link bant genişliği (bps) L=paket uzunluğu (bits) paketi linkte iletme süresi = L/R A B geçiş Đşleme gecikmesi yayılma kuyruk 4. Yayılma gecikmesi: d = fiziksel link uzunluğu s = yayılma hızı (~2x10 8 m/saniye) Yayılma gecikmesi = d/s Not: s ve R çok farklı Introduction 1-42 7
Konvoy benzetmesi Konvoy benzetmesi 100 km 100 km 100 km 100 km 10 araba Bilet gişesi Bilet gişesi 10 araba Bilet gişesi Bilet gişesi Araba hızı: 100 km/saat Bilet gişesi 12 saniye alıyor (geçiş time) araba~bit; konvoy ~ paket Bilet gişesi = 12*10 = 120 saniye 1.bilet gisesinden 2.ciye gelme: 100km/(100km/saat)= 1 saat Konvoyun bilet gişesinin önünden depolanmasından sonraki gişeye depolanmasına kadar geçen zaman 62 dk. Arabaların hızı 1000 km/saat Bilet gişesi 1 dakika Q: Arabaların 2. gişeye geldiğinde tüm arabalar 1. gişeden geçmiş olur mu? wet! 7 dakika sonra, 1. ve 2. araba 2. gişede; son 3 araba da 1. gişede olur http://wps.aw.com/aw_kur ose_network_3/0,9212,14 06346-,00.html. Introduction 1-43 Introduction 1-44 üğümsel gecikme d d + d + d + dyay düğüğüms = işşlem kuyruk iletim Kuyruklama gecikmesi (tekrar) R=link bant genişliği (bps) L=paket uzunluğu (bits) a=ortalama paket ulaşım oranı Trafik yoğunluğu = La/R La/R ~ 0: az bekleme La/R -> 1: ortalama La/R > 1: facia! Introduction 1-45 Introduction 1-46 Traceroute Gerçek dünyadaki gecikmeler nasıl oluyor? Traceroute program: bir bilgisayar ağındaki uctanuca gecikmeyi görmek için kullanılır. Hedefe doğru 1 den cok özel paket gönderir Her routerdan geçtiğinde kaynağa routerın adını ve adresini içeren paket gönderir Introduction 1-47 Traceroute traceroute: gaia.cs.umass.edu to www.eurecom.fr 1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms 2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms 7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms 8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms 10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms 16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * * Router cevap vermiyor anlamında 19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms okyanus link Introduction 1-48 8
Paket kaybı Routerdaki kuyruk (aka buffer) tamamen doluyor. Paket dolu kuyruğa ulaşınca kayboluyor Kaybolan paket yeniden gönderiliyor ya da gönderilmiyor Chapter 1: roadmap 1.1 What is the Internet? 1.2 Network edge 1.3 Network core 1.4 Network access and physical media 1.5 Internet structure and ISPs 1.6 elay & loss in packet-switched networks 1.7 Protocol layers, service models 1.8 History Introduction 1-49 Introduction 1-50 Protokol Katmanları Hava yolculuğu organizasyonu Networkler karmaşıktır! Çok fazla parça: Uç sistemler routerlar linkler uygulamalar protokoller hardware, software Soru: Networkü nasıl düzenleriz? bilet (alma) bilet (şikayet et) bagaj (kontrol et) bagaj (talep et) kapılar (bin) kapılar (in) Uçak kalkışı Uçak inişi Havayolu yönlenmesi Havayolu yönlenmesi Havayolu yönlenmesi Bir çok adım Introduction 1-51 Introduction 1-52 Layering of airline functionality Bilet al Bagaj kontrol Kapılar bin Uçak kalkışı Havayolu yön. Kalkış havalimanı airplane routing airplane routing Ara seviye hava trafiği kontrol merkezleri Katman: her katmanda bir servis var Kendi katmanına ait servis ticket (complain) baggage (claim gates (unload) runway (land) airplane routing Varış hava limanı Bir alt katmandakini destekler tarzda servis ticket baggage gate takeoff/landing airplane routing Introduction 1-53 Internet protokolleri uygulama: network uygulamalarını destekleme FTP, STP, STTP taşıma: uç sistemler arası data transferi TCP, UP network: kaynaktan varış yerine paketleri yönlendirme IP, yönlendirme protokolleri link: network elemanları arasındaki data alış verişi PPP, thernet fiziksel: kablolardaki bitler uygulama taşıma network link fiziksel Introduction 1-54 9
mesaj segment H t datagram H n H t çerçeve H l H n H t H t H t H n H t H n H l hedef uygulama taşıma ağ link fiziksel kaynak uygulama taşıma ağ link fiziksel H l H n H t link H l H n H t fiziksel H t H n H t H n H l ncapsulation network link fiziksel H t H n H t H n H l switch router Bölüm 1: 1.3 Network özü Introduction 1-55 Introduction 1-56 Internet Tarihi Introduction: Summary Kitabınızda sayfa 50-55 Covered a ton of material! Internet overview what s a protocol? network edge, core, access network packet-switching versus circuit-switching Internet/ISP structure performance: loss, delay layering and service models history You now have: context, overview, feel of networking more depth, detail to follow! Introduction 1-57 Introduction 1-58 10