1. Computer Networks and the Internet
Wat is een protocol?(blz 37-39)
In een protocol worden het formaat en de volgorde van berichten gedefinieerd die tussen twee of
meer communicerende entiteiten (hardware- of softwarecomponenten) worden uitgewisseld en de
reacties bij het verzenden en/of ontvangen van een bericht of andere gebeurtenis.
De edge van het netwerk (blz.: 39-48):
Hosts(omdat ze onderdak bieden aan applicaties) zijn alle eindsystemen aangesloten op een
netwerk. Deze kan je onderverdelen in clients (pc, smartphones, tablets, etc.) en servers (machines
die websites opslaan en distribueren, video streamen, e-mail doorsturen, etc.).
1.2.1 Toegangsnetwerken
zijn de fysieke links waarmee een host verbonden is met de edgerouter (= de eerste router op het
pad vanaf een host). De twee meest voorkomende breedband particuliere toegangsnetwerken zijn
DSL (Digital Subscriber Line) en een kabel. DSL wordt geleverd door de telefoonmaatschappij die ook
de telefoonlijn levert. Hier is de telefoonmaatschappij dus ook de ISP.
De DSL modem thuis zorgt dat de digitale gegevens eerst worden omgezet in hoog frequente signalen.
Dan maakt de DSL modem gebruik van de telefoonlijn om gegevens uit te wisselen met de DSLAM
(DSL-Acces multiplexer) in de centrale van de telefoonmaatschappij. In de centrale worden de analoge
signalen van een groot aantal abonnees met DSLAM weer omgezet in digitale vorm
Cable internet access maakt gebruik van de bestaande kabelinfrastructuur van de
televisiemaatschappij. Dit systeem gebruikt HFC (Hybrid Fiber Coax); zowel coax als glasvezel.
Vanaf het kopstation naar het verdeelstation wordt glasvezel gebruikt, en van het verdeelstation naar
de huizen wordt coax gebruikt. Voor internettoegang via de kabel is een kabelmodem nodig. Bij het
kopstation van de televisiemaatschappij doet CMTS (cable modem termination system) het van de
kabelmodems ontvangen signaal omzetten naar digitale vorm. De kabelmodems delen het HFC-
netwerk op in twee kanalen. Een downstream en een upstream kanaal.
FTTH (Fiber-to-the-home) , glasvezel-naar-het-huisaansluiting, is een technologie in opkomst. Dit is
een optische glasvezelkabel van de centrale naar de woning. Direct Fiber; elk huis een eigen
glasvezelverbinding met de centrale.
Wanneer de bovenstaande toegangsnetwerken geen optie zijn, kan een satellietlink worden ingezet,
of inbellen via de traditionele telefoonlijn.
5G fixed wireless belooft niet alleen snelle residentiële toegang, maar zal dit ook doen zonder dure
en storingsgevoelige bekabeling van de telco’s CO naar een huis te installeren. Met behulp van
beam-forming technologie, worden gegevens draadloos verzonden van het basisstation van een
provider naar de modem in huis. Een wifi draadloze router is verbonden met de modem,
vergelijkbaar met hoe een wifi draadloze router is aangesloten op een kabel- of DSL-modem.
Physical media (blz.: 48-51):
Een bit dat van A naar B gaat, wordt verzonden door elektromagnetische golven of lichtpulsen.
Physical media wordt onderverdeeld in twee categorieën:
» guided media; de golven worden door een tastbaar medium geleid
» unguided media; de golven worden via de atmosfeer verstuurd, zoals bij een draadloos netwerk of
digitaal satellietkanaal
Twisted-pair Copper Wire is het goedkoopste en meest gebruikte transmissiemedium. Het bestaat
uit 2 geïsoleerde koperdraadjes van ongeveer 0,5mm dik in spiraalvorm bij elkaar gehouden.
Unshielded twisted pair (UTP) wordt gebruikt voor LAN’s binnen een gebouw.
Coaxial cable bestaat uit twee koperen geleiders, concentrisch om elkaar heen gedraaid (ze hebben
een gedeeld middelpunt). Coax wordt veel gebruikt voor kabel TV.
Fiber optics(glasvezel) is een dun, flexibel medium dat lichtpulsen geleidt.
,Terrestrial radio channels werken met signalen in het elektromagnetische spectrum. Hiervoor is
geen fysieke bedrading nodig. Terrestrische radiozenders kunnen worden opgedeeld in drie groepen:
korte afstand (bijv. draadloze headsets), zenders die werken als LAN en Wide-area zenders (3G, LTE
enz.).
Satellite radio channels verbindt twee of meer grondstations. De satelliet ontvangt signalen, repeat
deze signalen en verzendt de signalen op een andere frequentie. Twee soorten satellieten;
geostationaire satellieten (staan altijd boven dezelfde plek op het aardoppervlak, maar hebben door
de lange afstand een grote tijdsvertraging.) en low-earth-orbiting(LEO)-satellieten (staan veel
dichter bij het aardoppervlak maar bevinden zich niet steeds op dezelfde plek)
Packet switching(blz.: 52-56):
Om een bericht van host tot host te sturen, splitst de bron langere berichten op in kleinere stukjes;
packets. Tussen hosts passeert elke packet communicatielinks (de fysieke media) en packet switches
(routers en link-layer switches).
De packets worden verwerkt met een snelheid die gelijk is aan de transmissiesnelheid van de link. Als
een packet van L bits via een link wordt verstuurd met de transmissiesnelheid R (bits/seconde), is de
tijd die nodig is om dat packet te versturen L/R seconden. De meeste packet switches gebruiken aan
de ingangen van de link een systeem dat store-and-forwardtransmission wordt genoemd. Elke bit
van een packet moet aanwezig zijn in de buffer van de switch voordat de eerste bit weer
doorgestuurd kan worden. Voor elke link heeft de switch een outputsbuffer. Als een aankomend
packet verzonden moet worden op een link, maar de link is nog bezig met een ander packet, dan
wacht de packet in de uitgangsbuffer (queuing delay). De buffer heet een bepaalde capaciteit,
wanneer de buffer helemaal vol zit en er komt een nieuwe packet binnen dan wordt of de nieuwe
packet of degene die in de buffer staat gedropt; packet loss.
Elke host heeft een IP-adres. Deze wordt in de header van een packet geplaatst. Om voor een router
te bepalen wat de volgende router moet zijn, wordt een forwarding table gebruikt. Hierin worden
bestemmingen gekoppeld aan uitgaande links (als routeborden op een kruispunt).
circuit switching(blz.: 57-61):
In netwerken met circuit switching worden de resources voor een bepaald pad ‘gereserveerd’ voor
de tijdsduur van de sessie (bijvoorbeeld het telefoonnetwerk). Er moet altijd eerst een verbinding tot
stand worden gebracht tussen de verzender en de ontvanger. Wanneer zo’n verbinding (end-to-end
connection) tot stand is gebracht, is er een constante transmissiesnelheid tussen host A en host B.
Een circuit in een link wordt met Frequency-division multiplexing (FDM), of met Time-division
multiplexing (TDM) geïmplementeerd. Bij FDM wordt het beschikbare frequentiespectrum
(bandbreedte) van een link verdeeld over de aanwezige verbindingen van de link. (Dus elke
verbinding krijgt een eigen frequentiegebied voor de duur van de verbinding.) Bij TDM wordt de
volledige bandbreedte om en om toegewezen aan een circuit gedurende een korte periode
Netwerk van netwerken(blz.:62-65)
Hiërarchisch lagere ISP’s zijn verbonden met hogere ISP’s die op hun beurt weer met elkaar
verbonden zijn. Gebruikers en content-provider networks (Google, etc) zijn klanten van die
hiërarchisch lagere ISP’s, die op hun beurt weer klanten zijn van de hogere ISP’s.
Transit-ISP is de provider van een toegangs-ISP. In bepaalde regio’s zijn toegangs-ISP’s alleen
verbonden met een regional ISP, die op zijn beurt weer verbonden is met een eerst laags-ISP. Multi-
home; verbonden zijn met twee of meer regionale- en/of eerste laags-ISP’s. Peer is een
samenwerking van ISP’s op hetzelfde niveau. IXP (Internet Exchange Point) is een derde partij binnen
peering; een op zichzelf staand gebouw met switches.
,Types of delay in packet-switched networks(blz.:65-68):
The delay at a single router
- Processing delay
De tijd die nodig is om de header van het pakket te onderzoeken en te bepalen waar het pakket
naartoe moet worden geleid, maakt deel uit van de verwerkingsvertraging.
- Queuing delay
De lengte van de queuing delay van een specifiek pakket is afhankelijk van het aantal eerder
aankomende pakketten dat in de wachtrij staat en dat wacht op verzending naar de link.
- Transmission delay
Geef de lengte van het pakket aan met L-bits en geef de transmissiesnelheid aan van de verbinding
van router A naar router B door R bits / sec. de transmissievertraging is L / R.
- Propagation delay
De tijd die nodig is om vanaf het begin van de link naar router B te verspreiden, is de
propagatievertraging. De propagatiesnelheid is afhankelijk van het fysieke medium van de schakel
(glasvezel, twisted-pair koperdraad enzovoort)..(zie boven)). d/s, waarbij d de afstand is tussen de 2
routers en s de propagatiesnelheid is.
- Comparing transmission and propagation delay
Het verschil is: de transmissievertraging is de hoeveelheid tijd die de router nodig heeft om het
pakket uit te duwen; het is een functie van de lengte van het pakket en de transmissiesnelheid van
de verbinding. De propagatievertraging is de tijd die kost om van de ene router naar de volgende te
verspreiden; het is een functie van de afstand tussen de twee routers
d nodal =d proc + d queue +d trans +d ¿
End-to-end delay(blz.: 71-73):
the total delay from source to destination
d end −end=N (d ¿ ¿ proc+d trans +d ¿ )¿
- Traceroute
Traceroute is een eenvoudig programma dat op elke internethost kan worden uitgevoerd. Wanneer
de gebruiker een locatie hostnaam opgeeft, verzendt het programma op de bron host meerdere,
speciale pakketten naar die bestemming. Terwijl deze pakketten zich een weg banen naar de
bestemming, passeren ze een reeks routers. Wanneer een router een van de speciale pakketten
ontvangt, stuurt deze een kort bericht terug naar de bron met de naam en het adres van de router.
- End systems, application and other delays
Protocol layers(blz.: 77-84)
Netwerkprotocollen worden geïmplementeerd in lagen. Alle protocollen in de verschillende lagen
samen worden de protocolstack genoemd. Het servicemodel zijn de diensten binnen een laag.
Het IP-protocolstack heeft vijf lagen:
» Application layer; hierop worden de netwerkapplicaties en hun bijbehorende protocollen
uitgevoerd. Application
» Transport layer; zorgt voor het transport van berichten van de applicaties. Transport
» Network layer; verantwoordelijk voor het transporteren van de packets van Network
de verzendende en ontvangende host. Link
» Link layer; werkt nauw samen met de network-layer. De link-layer stuurt de Physical
packets van node naar node.
» Physical layer; spreekt voor het fysieke medium dat wordt gebruikt om bits te versturen
, Bij de verzender wordt een application-layer message (M) doorgegeven aan de transport laag. De
transport laag voegt daar aanvullende informatie aan toe (Ht); (M) + (Ht) is het transport-layer
segment. De netwerk laag voegt er ook een header aan toe (Hn); (M) + (Ht) + (Hn) is het network-
layer datagram. Datalink voegt een header toe (Hl); (M) + (Ht) + (Hn) + (Hl) is het link-layer frame
Networks under attack (blz.: 84-88)
Malware is elk soort software die gebruikt wordt om computersystemen te verstoren, toegang te
krijgen tot private computersystemen of gevoelige info te verkrijgen. Een netwerk van
gecomprimeerde hosts wordt een botnet genoemd. (DoS, DDoS)
2. Application Layer
Principles of Network Applications(blz.:114-125)
Netwerkapplicaties draaien op verschillende hosts en communiceren via het netwerk. The
application architecture is ontworpen door de ontwikkelaar, en beschrijft hoe de applicatie verdeeld
wordt over hosts.
» client-server architecture; de host die ‘altijd-aan-staat’ (de server) handelt de verzoeken af van de
andere hosts (de clients).
» P2P architecture (peer-to-peer); rechtstreekse communicatie tussen periodiek met elkaar
verbonden hosts (= peers). Self scalability; elke peer voegt extra capaciteit toe.
Processes Communicating
Processen (een applicatie die draait op een host) in twee verschillende hosts communiceren door
berichten uit te wisselen over het netwerk. Het proces dat de communicatie initieert, noemen we de
client. Het proces dat wacht op contact, noemen we de server.
Een proces verzendt en ontvangt berichten via een socket (een soort toegangsdeur), ook wel een API
(Application Programming Interface) genoemd. Deze API zit tussen de applicatie en het netwerk. Bij
de application-layer side heeft de ontwikkelaar volledige vrijheid, maar aan de andere zijde, de
transport-layer side, moet de ontwikkelaar uit bestaande protocollen kiezen.
Transport services Available to Applications
Transport-layer services zijn onder te verdelen in vier categorieën.
» Reliable Data Transfer; gegevens worden correct en compleet afgeleverd aan de applicatie.*
» Throughput; gegarandeerde beschikbare doorvoercapaciteit bij bandwidth-sensitive applications.
Applicaties die hier geen eisen aan stellen worden elastic applications genoemd.
» Timing
» Security
