Mobilkommunikationsnetze - TCP/IP (und andere)-

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1 - TCP/IP (und andere)- Vorlesung

2 Inhalt Überblick ISO/OSI vs. TCP/IP Schichten in TCP/IP Link Layer (Netzzugang) Network Layer (Vermittlung) Transport Layer (Transport) Application Layer (Anwendung) Page 2

3 ISO/OSI vs. TCP/IP Nach: Page 3

4 Überblick TCP/IP Page 4

5 Überblick TCP/IP Standardisierung: Internet Engineering Task Force (IETF) De facto Standards: RFC (Request for Comments) mittlerweile mehrere tausend Dokumente zur verschiedensten Problemen Implementierung BSD 4.x als Basis weit verbreitet abgeleitete Implementierungen mit eigenen Defaultwerten, Fehlern etc. riesiges verteiltes Experiment Page 5

6 Überblick TCP/IP Anwendung Anwendung Anwendung Anwendung Application Layer SCTP UDP TCP Transport Layer IP Network Layer PPP Ethernet Link Layer Page 6

7 Überblick TCP/IP Anwendung Anwendung Anwendung Anwendung Application Layer SCTP UDP TCP Transport Layer IP Network Layer PPP Ethernet Link Layer Page 7

8 Link Layer Aufgabe: Übertragung von Paketen innerhalb eines Netzsegmentes Maximum Transfer Unit (MTU): maximal mögliche Paketgröße bestimmende Größe für effizienten Transfer von IP-Paketen (Path MTU) Sonderfall Loopback-Interface Spezielle Link-Layer-Schnittstelle auf dem lokalen System kompletter Durchgang durch alle höheren Layer Address Resolution Protocol (ARP) Auflösung IP zu Hardwareadressen Path MTU=576 modem MTU=576 eth MTU=1500 Page 8

9 Link Layer Beispiel Ethernet CSMA/CD-basierter Medienzugriff Transfergeschwindigkeiten zwischen 10 MBit/s und 10 GBit/s MTU typisch 1500 Bytes 48 Bit Hardwareadresse Framestruktur: Ziel-MAC (48 Bit) Quell-MAC (48 Bit) VLAN-Tag (32 Bit) Ether- Type (16 Bit) Daten (max Byte) CRC- Prüfsumme (32 Bit) Nur bei Verwendung 802.1q Page 9

10 Überblick TCP/IP Anwendung Anwendung Anwendung Anwendung Application Layer SCTP UDP TCP Transport Layer IP Network Layer PPP Ethernet Link Layer Page 10

11 Network Layer Aufgabe: Vermittlung von Paketen über Netzsegmente hinweg (Ende zu Ende) Internet Protocol (IP) v4 & v6 verbindungsloses, paketorientiertes Protokoll ohne Auslieferungsgarantie Paketverluste, -vertauschungen, -verdopplungen möglich Hop-by-Hop-Routing mittels verteilter Routingtabellen Fragmentierung/Reassemblierung im Netz bei Überschreiten der MTU (abschaltbar) Page 11

12 Network Layer Paketaufbau IPv4 Version Header length Type of Service Gesamtlänge (in Bytes) Paket-ID Flags Fragment Offset TTL Protokoll Header-Prüfsumme Laufzeitbegrenzung (in Hops) Protokollnummer des Datenblocks (bspw. 6 = TCP, 15 = UDP) Quelladresse Zieladresse Optionen (optional) Daten Zielangabe für Routingprozess Fragmentierung/ Reassemblierung Page 12

13 Network Layer Paketaufbau IPv6 Identifikation zusammengehöriger Pakete Version Traffic Class Flow Label Länge des Datenbereichs Next Header Hop Limit Quelladresse Laufzeitbegrenzung (in Hops) Art des nächsten Headers Zieladresse optional Next Header Länge Extension Header Inhalt Inhalt Ggf. weitere Inhalte Datenbereich Page 13

14 Network Layer Steuerung Internet Control Message Protocol (ICMP) Hilfsprotokoll zur Signalisierung grundlegender Fehler/Steueranweisunge IP header bad echo request/reply Host unreachable Transport in IP eigentlich Transportschichtprotokoll Verwendung durch L4-Protokolle eher Network-Layer-Protokoll Page 14

15 Überblick TCP/IP Anwendung Anwendung Anwendung Anwendung Application Layer SCTP UDP TCP Transport Layer IP Network Layer PPP Ethernet Link Layer Page 15

16 Transportschicht Transmission Control Protocol (TCP, RFC 793 etc.) Verbindungsorientiert Zuverlässig Reihenfolgegarantie Übertragung eines durchgehenden Bytestroms User Datagram Protocol (UDP, RFC 768) Verbindungslos Unzuverlässig Datagrammorientiert Page 16

17 Überblick TCP/IP Anwendung Anwendung Anwendung Anwendung Application Layer SCTP UDP TCP Transport Layer IP Network Layer PPP Ethernet Link Layer Page 17

18 Anwendungsschicht Beispiele Hypertext Transfer Protocol (HTTP) TCP-basiert Request-Response ab HTTP/1.1: Pipelining: mehrere Anfragen parallel über eine Verbindung Persistent Connections: Wiederverwendung von Verbindungen Typischerweise parallele Verwendung mehrerer Verbindungen Page 18

19 Anwendungsschicht Beispiele Telnet, SSH, VNC, Remote Desktop TCP-basiert Interaktiv kurze Roundtripzeiten Typisch: viele kleine Pakete (einzelne Tastendrücke, Mausbewegungen) VNC & Remote Desktop: stark asymetrisch durch Übertragung großer Datenmengen bei Bildschirmänderungen Page 19

20 Anwendungsschicht Beispiel Real-time Transport Protocol (RTP) UDP-basiert Übertragung von Mediendaten (Audio, Video) konstante, teilweise hohe Datenraten Echtzeitanforderungen (kurze RTT) Beispiel Real-time Control Protocol (RTCP) Zusatz zu RTP QoS-Überwachung/-Feedback Page 20

21 Zusammenfassung TCP/IP sehr heterogene Protokolllandschaft zentral: IP (v4 oder v6) für Routing zwischen Netzen Datentransport via TCP (stromorientiert, zuverlässig) und UDP (paketorientiert, unzuverlässig) TCP als Grundlage für WWW etc. wichtig Steuermechanismen für drahtgebundene Netze ausgelegt, anfällig in mobilen Umgebungen Page 21

22 Contact Ilmenau University of Technology Dipl.-Inf. fon: +49 (0) fax: +49 (0) Visitors address: Technische Universität Ilmenau Helmholtzplatz 5 Zuse building, room 1034 D Ilmenau Page 22

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