ITKP104 Tietoverkot

Teoria 2

Kuljetuskerrokselta verkkokerrokselle

Esimerkki kuljetuspalvelun toiminnasta

Kuljetuskerroksen palvelut sovelluskerrokselle

Datan eheys (virheettömyys)?
- Verkkokerros: ei kiinnosta
- Kuljetuskerros:
  - UDP: tarkastetaan otsikkokenttien sekä datan mahdolliset virheet (IPv4:n kanssa ei pakollinen), hylätään virheelliset paketit
  - TCP: tarkastetaan otsikkokenttien sekä datan mahdolliset virheet, hylätään virheelliset paketit
  - TCP: lisäksi uudelleenlähetetään paketit jotka eivät tule perille
- Sovelluskerros (verkko-ohjelman tekijä) voi valita käyttääkö TCP vai UDP palvelua
UDP ja TCP protokollien yhteiset palvelut sovelluskerrokselle
- Data perille oikealle sovellukselle/prosessille
- Palvellaan samanaikaisesti useita prosesseja samalla kuljetuspalvelulla
- Tarkastetaan otsikkokenttien sekä datan virheettömyys

Sovelluskerros haluaa kuljetuspalvelulta...

Ajoitus?
- Verkkokerros - I am doing my best, but all those other users...
  - pakettikytkentäinen, viive voi vaihdella paljon riippuen muun liikenteen määrästä
- Kuljetuskerros
  - UDP: Lähetetään niin nopeasti kuin sovellus/käyttöjärjestelmä/tietokone/tiedonsiirtolinkki kykenee ja toivotaan että viive (ja varsinkin sen vaihtelu) pysyy aisoissa
  - TCP: Luotettavuus pääasia, uudelleenlähetykset aiheuttavat viivettä
  - TCP: On muuten myös Vuonvalvonta ja Ruuhkanhallinta palvelut! Mutta lisäävät viivettä...
- Sovelluskerros - ei saa tätä palvelua kuljetuskerrokselta, täytyy itse keksiä jotain
  - Videostreamit:
    - valitaan yleensä TCP, lähetetään datapaketteja niin nopeasti kuin TCP kykenee (pitää odottaa kuittauksia, yms.)
    - puskuroidaan saapuvaa dataa, toivotaan että puskurissa oleva data riittää viiveen noustessa
    - jos ei riitä niin käyttäjä joutuu odottamaan
  - Reaaliaikainen video/puhe:
    - valitaan yleensä UDP, lähetetään datapaketteja niin nopeasti kuin UDP kykenee (tai sovelluksen tarve)
    - mahdollisesti korjataan virheitä vastaanottajalla, mutta ei uudelleenlähetyksiä
    - mahdollisesti puskuroidaan paketteja, jotta selvitään pienistä viiveen vaihteluista
    - myöhästyneet paketit käytännössä sama kuin kadonnut paketti, kuvan/puheen laatu kärsii

Sovelluskerros haluaa kuljetuspalvelulta...

Kaistanleveys?
- Kuljetuskerros: Lähetän niin nopeasti (bittiä sekunnissa) kuin verkkokerros kykenee palvelemaan
- Verkkokerros: Lähetän niin nopeasti (bittiä sekunnissa) kuin linkkikerros kykenee palvelemaan
- Linkkikerros: Lähetän niin nopeasti (bittiä sekunnissa) kuin fyysinen siirtotie vain kykenee lähettämään linkille
- Linkkikerros: linkeillä voi olla eri tekniikka käytösssä
- Best Effort - ja riippuu fyysisestä sekä linkkikerroksesta
- Sovelluskerros: alemmat kerrokset eivät voi taata tiedonsiirtonopeutta, täytyy itse keksiä jotain
- Sovelluskerros: Videostream, puskuroidaan dataa ennenkuin käyttäjä painaa 'play'
- Sovelluskerros: Reaaliaikainen video/puhe, vaihdetaan/valitaan heikompi laatuinen kuvan/äänen laatu

Sovelluskerros haluaa kuljetuspalvelulta...

Tietoturva?
- Kuljetuskerros: Ei tunnistautumista tai salausta
- Verkkokerros: IPsec (Internet Protocol Security), tunnistautuminen ja koko verkkoliikenteen salaus kahden laitteen välillä
- Verkkokerros: IPsec on yksi vaihtoehto VPN (Virtual Private Network) toteutukseksi
- Linkkikerros: Riippuu linkistä, esim.
  - Ethernet: Ei tunnistautumista tai salausta
  - WLAN: Ei tunnistautumista, salaus optiona
  - 2G/3G/4G: tunnistautuminen ja salaus aina
- Sovelluskerros: alempien kerrosten ei tarvitse taata tietoturvaa, täytyy itse keksiä jotain
- Sovelluskerros: Transport Layer Security (TLS) tai Secure Sockets Layer (SSL) tai vastaava sovelluskerroksen ja kuljetuskerroksen väliin
- Sovelluskerros: Jokin muu salaus- ja/tai tunnistautumismenetelmä liitettynä sovelluskerroksen protokollaan

Verkkokerros

Cyber World War

Verkkokerroksen palvelut

Data oikealle laitteelle
- Pitää selvittää reitti: Reititysprotokollat
- Pitää kuljettaa data: IP protokolla
- Virhetilanteet ja verkon diagnostiikka: ICMP protokolla
Laite: Reititin
- Reititys (routing): selvitetään reitit IP osoitteisiin
- Välitys (forwarding): lähetetään dataa eteenpäin reititysinformaation perusteella
- Reititysprotokolla: kommunikoi muiden reitittimien kanssa jakaen reititysinformaatiota
- Reititysalgoritmi: määrittää reitit ja ylläpitää reititystaulua
- Kun pakettia välitetään, katsotaan reititystaulusta (osoitteen perusteella) seuraava laite jolle paketti lähetetään
Laite: Tietokone, puhelin, tabletti, ...
- Reititystaulu kertoo onko kohde samassa verkossa vai ei
- Käyttöjärjestelmä muodostaa reititystaulun verkkoasetusten perusteella
- Listaus: netstat -rn, Muokkaus route add ...

Esimerkki hierarkisesta reitityksestä

JYU:n liittyminen Internettiin

Tutki mitä tietoja löydät

Hierarkinen reititys - jos sitä ei olisi...

Skaalautuvuus
- Jokaisen reitittimen täytyisi ylläpitää tietoa koko Internetin rakenteesta, jos ei olisi hierarkiaa
- Internet ruuhkautuisi reitittimien päivitysviesteistä
- Reititysalgoritmitmien laskenta kestäisi kauan
Autonomia
- Kaikki maailman verkot joutuisivat käyttämään samaa reititys protokollaa
- Yritykset/organisaatiot eivät pystyisi piilottamaan oman verkkonsa toteutusta ulkopuolisilta
- Oman verkon hallinta olisi maailmanlaajuisen reititysprotokollan vastuulla, eikä itsellä

Hierarkinen reititys - Toteutus

IP osoite on hierarkinen (CIDR)
Autonomous System (AS)
- Reitittimet organisoidaan kuuluvaksi tiettyyn AS:ään
- Yleensä yksi operaattori on yksi AS (isoilla operaattoreilla on useita AS tunnuksia)
- AS:n sisällä
  - operaattori hallitsee verkkoaan ja käyttää haluamaansa reititysprotokollaa
  - reitittimet osaavat välittää sisäisen liikenteen
  - ulosmenevästä liikenteestä tiedetään reunareititin, joka vastaa AS:n ulkoisesta liikenteestä
- AS:stä ulos
  - Mainostetaan mitkä osoiteavaruudet kuuluvat AS:n verkkoon, ei yksittäisiä osoitteita
  - Mainostetaan myös mitä muita AS:iä voidaan kyseisen verkon kautta saavuttaa
  - ulosmenevä liikenne lähetetään sellaiseen AS:ään joka mainostaa reittiä
  - ulosmenevän liikenteen kohde-AS;ään vaikuttaa myös tiedonsiirron hinta

Takaisin kurssin kotisivulle tai Teoria 2 osioon