Verteilte Systeme. Protokolle. by B. Plattner & T. Walter (1999) Protokolle-1. Institut für Technische Informatik und Kommunikationsnetze

Transkript

1 Protokolle Protokolle-1

2 Kommunikationssubsystem Ein System, welches innerhalb eines verteilten Systems für den Nachrichtentransport zwischen Kommunikationspartnern (= Prozesse) zuständig ist (Hardware und Software). Der Nachrichtenaustausch erfolgt ohne manuelle Eingriffe und dergestalt, dass die spezifizierte Quality-of-Service für den Nachrichtenaustausch (Bitfehlerrate, maximale Verzögerung, etc.) erfüllt ist. Protokolle-2

3 Beispiele: Kommunikationssubsystem Bussystem für die Kommunikation zwischen geographisch eng benachbarten Rechnern (Rechner als Kommunikationspartner) Mittels eines Kommunikationskanals verbundene Rechner (Benutzerprozesse als Kommunikationspartner). Protokolle-3

4 Netzwerktypen Local Area Network (LAN): Kommunikationssubsystem mit einer geographisch konzentrierten, räumlichen Verteilung der Rechner (meistens innerhalb eines Gebäudes). Hohe Datentransferraten von 100 MBit/s (Fiber Distributed Data Interface FDDI, Fast Ethernet) und mehr (155 MBit/s Asynchronous Transfer Mode ATM). Protokolle-4

5 LAN (Forts.) Lose Kopplung der Rechner durch Austausch von Nachrichten. Broadcast als grundlegender Betriebsmodus (Routing (Wegewahl) ist nicht notwendig). Nachrichten werden direkt (ohne Zwischenspeicherung) vom Sender zum Empfänger übertragen. LAN ist eine gemeinschaftlich genutzte Ressource (maximal ein Sender pro Zeit). Protokolle-5

6 LAN (Forts.) shared medium by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-6

7 LAN (Forts.) by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-7

8 Netzwerktypen (Forts.) Wide Area Networks (WAN): Kommunikationssubsystem mit grosser geographischer Verteilung (Länder und Kontinente). Datentransferraten sind abhängig von der verwendeten Technologie (Integrated Services Digital Network (ISDN): Basisanschluss: 2 x 64 KBit/s Daten + 1 x 16 KBit/s Signalisierung; B-ISDN mit ATM: 34 MBit/s MBit/s). Protokolle-8

9 WAN (Forts.) Lose Kopplung der Rechner durch Austausch von Nachrichten. Kommunikationskanal zwischen Sender und Empfänger besteht aus einer Anzahl von Verbindungen, geschaltet zwischen Vermittlungsknoten. Routing und Zwischenspeicherung von Nachrichten auf den Vermittlungsknoten ist notwendig. Protokolle-9

10 WAN (Forts.) by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-10

11 Terminologie: WAN (Forts.) Host: Sender oder Empfänger von Nachrichten. Packet-switching exchange (PSE): Vermittlungsknoten von Nachrichten zwischen Sender, Empfänger und anderen PSE. Router: PSE in Datengrammnetzen (z.b. IP) Switch: PSE in ATM Protokolle-11

12 Netzwerktypen (Forts.) Metropolitan Area Network (MAN): Kommunikationssubsystem mit einer geographischen Verteilung zwischen LAN und WAN. Anmerkung: Das Aufkommen von B-ISDN (Broadband-ISDN) und ATM verwischt die Abgrenzung von LAN, MAN und WAN. B- ISDN ist eine Technologie für lokale und globale Kommunikation mit einheitlichen Eigenschaften. Protokolle-12

13 Netzwerktypen (Forts.) Internetwork: Kommunikationssubsystem, welches mehrere Netzwerke zu einem logischen Netzwerk zusammenfasst. Die verwendeten Technologien und Protokolle sind transparent. Beispiel: INTERNET Protokolle-13

14 Internetwork (Terminologie) Interworking Unit (IU) ist eine Netzkomponente, welche zwei oder mehr Netzwerke verbindet. Eine Protokollkonversion wird durchgeführt, wenn die verbundenen Netzwerke unterschiedlichen Typs sind. Gateway: IU mit Protokollkonv. Router: Netzverbund auf Schicht 3 Bridge: Netzverbund auf Schicht 2 Protokolle-14

15 Internetworks (Forts.) by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-15

16 Protokolle (Kommunikations-) Protokoll: Menge von Konventionen, um die Kommunikation zwischen durch Nachrichtenaustausch interagierenden Kommunikationspartnern (= Prozesse) zu regeln. Konventionen bezüglich der zeitlichen Reihenfolge von Interaktionen. Konventionen bezüglich der Datenformate der ausgetauschten Nachrichten. Protokolle-16

17 Protokollschichten wohldefinierte Unterteilung in Form einer Protokollhierarchie n-te (Protokoll-) Schicht basiert auf (n-1)-ter Schicht n-te Schicht benutzt Dienst der (n-1)-ten Schicht und ihre eigenen Funktionen, um neue Dienste zu schaffen, welche der (n+1)-ten Schicht verfügbar sind. Protokolle-17

18 Protokollschichten (Forts.) by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-18

19 Protokollhierarchien Eine Protokollhierarchie wird auch Protocol Suite oder Protocol Stack genannt. Beispiele: OSI Basic Reference Model TCP/IP Protocol suite Protokolle-19

20 Open Systems Interconnection (OSI) by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-20

21 OSI (Forts.) Protokolle-21

22 Internet Protocol Suite Transmission Control Protocol (TCP): Verbindungsorientiertes und zuverlässiges Protokoll für die Übertragung von Datenströmen zwischen Sender und Empfänger. User Datagram Protocol (UDP): Verbindungsloses und unzuverlässiges Protokoll für die Übertragung von Nachrichten zwischen Sender und Empfänger. Protokolle-22

23 Internet Protocol Suite (Forts.) Internet Protocol (IP): Verbindungsloses Protokoll für die Übertragung von Nachrichten (maximale Länge: 64 KBytes = Bytes), welches einen unzuverlässiges Dienst realisiert. Maximum Transfer Unit: Maximale Länge einer Nachricht im untergelagerten Netzwerk: Ethernet: 1500 Protokolle-23

24 TCP/IP Protokollschichten by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-24

25 Anwendungen auf TCP/IP by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-25

26 Internet Adressen by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-26

27 IP Paketformat Vers HLEN Diensttyp Gesamtl nge Identifikation Flags Fragment-Offset Lebenszeit Protokoll Kopf-Pr fsumme IP-Adresse des Senders IP-Adresse des Empf ngers IP-Optionen (falls vorhanden) "Padding" Daten Ö by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-27

28 Asynchronous Transfer Mode (ATM) ATM erlaubt die Übertragung von Daten beliebigen Typs (Multimedia-Daten) mit hoher Bandbreite und garantiertem Quality-of-Service. ATM ist ein fast-packet-switching Netzwerk basierend auf cell relay (Pakete fester Länge; 53 Bytes). Protokolle-28

29 ATM Protokollschichten by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-29

30 ATM Protokollschichten (Forts.) Der ATM Adaptation Layer dient der Abbildung höherer Schichten (z.b. TCP/IP) auf den ATM Layer mit einer fixen Zellenlänge (und vice versa). Der ATM Layer befasst sich mit Routing, Verkehrsmanagement und Multiplexen. Multiplexen bezeichnet das Zusammenfassen mehrerer Zellströme auf dem selben Kanal. Protokolle-30

31 ATM Terminologie Ein Virtual Channel (VC) ist eine logische unidirektionale Assoziation zwischen zwei Endpunkten über einen physikalischen Kanal zwischen Quelle und Senke. Als Virtual Path (VP) wird ein Bündel von VC bezeichnet. Dieses Bündel wird über den gleichen physikalischen Kanal zwischen Vermittlungsknoten (Switching nodes) geschaltet. Protokolle-31

32 ATM Terminologie (Forts.) Ein VP Switch vermittelt VP. Eine Routing- Tabelle definiert, welcher eingehende VP auf welchen ausgehenden VP vermittelt wird. Ein VP/VC Switch vermittelt VP und VC. Dazu wird eine Routing-Tabelle benutzt, welche eingehende VP/VC auf ausgehende VP/VC abbildet. Protokolle-32

33 ATM Pakete (ATM Cells) by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-33

34 ATM Netzwerke by Addison-Wesley Publishers 1994 Instructor s Guide for Coulouris. Dollimore and Kindberg Protokolle-34