Protokollgraph. Host 1. Host 2. Protokoll 2. Protokoll 1. Protokoll 3. Protokoll 4. Grundlagen der Rechnernetze Einführung 46

Transkript

1 Protokollgraph Host 1 Host 2 Protokoll 1 Protokoll 2 Protokoll 1 Protokoll 2 Protokoll 3 Protokoll 3 Protokoll 4 Protokoll 4 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 46

2 Nachrichtenkapselung Host 1 Anwendung 1 Daten Protokoll 1 Host 2 Anwendung 1 Daten Protokoll 1 Daten Daten Protokoll 2 Protokoll 2 H2 Daten H2 Daten Protokoll 3 Protokoll 3 H3 H2 Daten Grundlagen der Rechnernetze Einführung 47

3 Multiplexing und Demultiplexing Host 1 Host 2 Protokoll 1 Protokoll 2 Protokoll 1 Protokoll 2 Protokoll 3 Protokoll 3 Protokoll 4 Protokoll 4 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 48

4 OSI Modell Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 49

5 Internet Modell Nothing stated by TCP/IP model Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 50

6 Internet Protokolle Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, Fourth Edition, 2003 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 51

7 Anwendungssicht auf TCP (oder UDP) Erzeugen eines Sockets int socket(int domain, int type, int protocol) domain : PF_INET, PF_UNIX, PF_PACKET,... type : SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM,... protocol : UNSPEC,... Passive Open auf der Server Seite int bind(int socket, struct sockaddr *address, int len) int listen(int socket, int backlog) int accept(int socket, struct sockaddr *address, int *len) address : enthält IP-Adresse und Port backlog : Anzahl erlaubter Pending-Connections Active Open auf der Client Seite int connect(int socket, struct sockaddr *address, int len) Senden und Empfangen von Daten int send(int socket, char *message, int len, int flags) int recv(int socket, char *buffer, int len, int flags) Grundlagen der Rechnernetze Einführung 52

8 Adressen im Internet Modell Host 1 Host 2 Application Application Application Application Port TCP UDP UDP TCP Demux Key IP IP IP Adresse LINK physical Physikalische Adresse LINK physical Grundlagen der Rechnernetze Einführung 53

9 Performance Grundlagen der Rechnernetze Einführung 54

10 Bandbreite s 1 Sekunde Bandbreite b in obigem Beispiel: Grundlagen der Rechnernetze Einführung 55

11 Bps und bps Kenngröße Größenordnung Wert KBps 2 10 Byte/s MBps 2 20 Byte/s GBps 2 30 Byte/s TBps 2 40 Byte/s Kbps 10 3 Bits/s Mbps 10 6 Bits/s Gbps 10 9 Bits/s Tbps Bits/s Vereinfachung für Überschlagsrechnungen: Grundlagen der Rechnernetze Einführung 56

12 Propagation Delay d H2 Zeit x zur Übertragung eines Bits bei Distanz d und Signalausbreitungsgeschwindigkeit l Grundlagen der Rechnernetze Einführung 57

13 Delay einer Single Hop Übertragung d H2 Zeit x zur Übertragung von n Bits bei Distanz d Signalausbreitungsgeschwindigkeit l und Bandbreite b: Grundlagen der Rechnernetze Einführung 58

14 Delay einer Multi Hop Übertragung d H2 Zeit x zur Übertragung von n Bits bei Distanz d, Signalausbreitungsgeschwindigkeit l, Bandbreite b und Queuing Zeit q: Grundlagen der Rechnernetze Einführung 59

15 Delay Bandbreiten Produkt Bandbreite Delay Beispiel: Anzahl Bits n die ein Kanal mit 100ms Latenz und 50Mbps Bandbreite speichert Grundlagen der Rechnernetze Einführung 60

16 Transferzeit und Effektiver Durchsatz H2 Beispiel: Überschlagsrechnung zu Transferzeit z und effektivem Durchsatz d und bei Abrufen einer 1MB Datei über einen Kanal mit 1Gbps Bandbreite und 92ms RTT: Grundlagen der Rechnernetze Einführung 61

17 Bitfehlerrate und Paketverlustrate Bitfehler Paket 1 Paket 2 Paket 3 Paket 4 Paketfehler Einfacher Zusammenhang zwischen BER und PER, für n Bit Nachrichten ohne Fehlerkorrektur Grundlagen der Rechnernetze Einführung 62

18 Additive und Bottleneck Kosten 10ms 5ms R2 10ms 20ms e e 2 e 1 3 e4 1Mbps R1 1Gbps 1Gbps R3 1Mbps H2 Beispiel: Delay d und Bandbreite b zwischen zwischen und H2 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 63

19 Multiplikative Kosten p p 1 =2/3 2 =1/3 R2 p 3 =1/2 p 4 =1/2 e e 2 e 1 3 e4 R1 R3 H2 Beispiel: Gesamtpaketerfolgsrate bei gegebenen Paketverlustraten pro Link Grundlagen der Rechnernetze Einführung 64

20 Performance Beispiel: Effektiver Durchsatz von Packet Switching Grundlagen der Rechnernetze Einführung 65

21 Delay Einsparungen Circuit Switching Message Switching Packet Switching R1 R2 H2 R1 R2 H2 R1 R2 H2 Grundlagen der Rechnernetze Einführung 66

22 Einfluss der Paketgröße R1 R2 H2 Nachrichtenlänge Paket Payload Paket Header Bandbreite Delay pro Hop Anzahl Hops n Bits k Bits c Bits b bps d Sekunden h Effektiver Durchsatz x Grundlagen der Rechnernetze Einführung 67

23 Beispiel Plot Effektiver Durchsatz in Gbps Nachrichtengröße 1 GB Bandbreite 1 Gbps Header Größe 64 Byte Anzahl Hops 10 Delay pro Hop 10 ms Paketgröße in KB Grundlagen der Rechnernetze Einführung 68

24 Performance Beispiel: Vorteil von statistischem Multiplexing Grundlagen der Rechnernetze Einführung 69

25 Statisches versus Statistisches Multiplexing H 1 p b bps H n p Verhältnis x der mittleren Bandbreite pro Knoten von statistischem über statischem Multiplexing bei n Knoten, Zugriffswahrscheinlichkeit p und Bandbreite b Grundlagen der Rechnernetze Einführung 70

26 Beispiel Plot Angepasste über fester Bandbreitenzuweisung 50% Zugriffswahrscheinlichkeit 70% Zugriffswahrscheinlichkeit 90% Zugriffswahrscheinlichkeit Anzahl Knoten Grundlagen der Rechnernetze Einführung 71