UGENT - Computernetwerken I - samenvatting - Industriële wetenschappen

Industrieel ingenieur
Uitgebreide samenvatting van alle behandelde hoofdstukken in het boek 'Computernetwerken een top-down benadering'

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SAMENVATTING COMPUTERNETWERKEN I
2020-2021
INHOUDSOPGAVE
INHOUDSOPGAVE .......................................................................................................................... 1
HOOFDSTUK 1 – COMPUTERNETWERKEN EN HET INTERNET .......................................................... 7
1.1. WAT IS HET INTERNET? (TER INFO) ............................................................................................... 7
1.1.1. EEN ELEMENTAIRE BESCHRIJVING ..................................................................................................... 7
1.1.2. EEN BESCHRIJVING VAN DE DIENSTEN ............................................................................................... 8
1.1.3. WAT IS EEN PROTOCOL? ................................................................................................................ 9
Een menselijke analogie ........................................................................................................................ 9
Netwerkprotocol en ............................................................................................................................ 10
1.2. DE EDGE VAN HET NETWERK (TER INFO) ........................................................................................ 10
1.2.1. TOEGANGSNETWERKEN ................................................................................................................ 10
thuistoegang: DSL, kabel, FTTH, inbel en en satel iet .......................................................................... 10
toegang in het bedrijf (en woning): Ethernet en wifi .......................................................................... 11
wide-area draadloze toegangsnetwerken: 3G en LTE ......................................................................... 11
1.2.2. FYSIEKE MEDIA ........................................................................................................................... 11
1.3. DE CORE VAN HET NETWERK (TER INFO) ........................................................................................ 12
1.3.1. PACKETSWITCHING ...................................................................................................................... 12
store and forwardetransmission ......................................................................................................... 12
queuing delay en packetverlies ........................................................................................................... 13
forwardingstabel en en routeringsprotocollen ................................................................................... 13
1.3.2. CIRCUITSWITCHING ..................................................................................................................... 13
multiplexing in netwerken met circuitswitching ................................................................................. 13
packetswitching « circuitswitching .................................................................................................... 14
1.3.3. EEN NETWERK VAN NETWERKEN .................................................................................................... 15
1.4. VERTRAGINGEN, VERLIES EN DOORVOER IN NETWERKEN MET PACKSWITCHING (TER INFO) ....................... 16
1.4.1. VERTRAGINGEN IN NETWERKEN MET PACKETSWITCHING .................................................................... 16
soorten vertragingen ........................................................................................................................... 16
1.4.2. QUEUING DELAY EN PACKETVERLIES ............................................................................................... 17
packetverlies ........................................................................................................................................ 17
1.4.3. END-TO-ENDVERTRAGING ............................................................................................................ 17
1.4.4. DOORVOERCAPACITEIT IN COMPUTERNETWERKEN ............................................................................ 17
1.5. PROTOCOLLAGEN EN HUN SERVICEMODEL ........................................................................................ 18
1.5.1. GELAAGDE STRUCTUUR ................................................................................................................... 18
Stapelen van protocollen ..................................................................................................................... 18
Applicatielaag ...................................................................................................................................... 18
Transportlaag ....................................................................................................................................... 19
Netwerklaag = IP-laag .......................................................................................................................... 19
Datalinklaag ......................................................................................................................................... 19
Fysieke laag .......................................................................................................................................... 20
Het OSI-model ..................................................................................................................................... 20
1.5.2. INKAPSELING (ENCAPSULATION) ........................................................................................................ 20
HOOFDSTUK 2 – DE APPLICATIELAAG ............................................................................................ 22
2.1. PRINCIPES VAN NETWERKAPPLICATIES ............................................................................................. 22
2.1.1. STRUCTUREN VAN NETWERKAPPLICATIES ............................................................................................ 23
2.1.2. COMMUNICERENDE PROCESSEN ........................................................................................................ 24
Client- en serverprocessen .................................................................................................................. 24
De interface tussen het proces en het computernetwerk ................................................................... 25
Adresseren van processen ................................................................................................................... 25
2.1.3. TRANSPORTDIENSTEN VOOR APPLICATIES ............................................................................................ 26
Betrouwbare gegevensoverdracht ...................................................................................................... 26
Doorvoercapaciteit (throughput) ........................................................................................................ 26
Timing .................................................................................................................................................. 27
Beveiliging ............................................................................................................................................ 27
2.1.4. DIENSTEN DIE WORDEN GELEVERD DOOR HET INTERNET ........................................................................ 27
Diensten van TCP ................................................................................................................................. 27
Diensten van UDP ................................................................................................................................ 28
Diensten die niet geleverd worden door de internettransportprotocol en ........................................ 28
2.1.5. PROTOCOLLEN VOOR DE APPLICATIELAAG ........................................................................................... 28
2.1.6. NETWERKAPPLICATIES DIE IN DIT BOEK WORDEN BESCHREVEN ................................................................ 29
2.2. HET WEB EN HTTP ...................................................................................................................... 29
2.2.1. MEER OVER HTTP .......................................................................................................................... 29
2.2.2. NON-PERSISTENTE EN PERSISTENTE VERBINDINGEN .............................................................................. 31
HTTP met non-persistente verbindingen ............................................................................................. 31
HTTP met persistente verbindingen .................................................................................................... 33
2.2.3. DE INDELING VAN HTTP-BERICHTEN .................................................................................................. 33
Het HTTP-verzoekbericht ..................................................................................................................... 33
Het HTTP-antwoordbericht ................................................................................................................. 35
2.2.4. INTERACTIE TUSSEN GEBRUIKERS EN SERVERS: COOKIES ......................................................................... 36
2.2.5. WEBCACHING ................................................................................................................................ 37
2.2.6. CONDITIONAL GET ......................................................................................................................... 40
2.3. E-MAIL OP HET INTERNET .............................................................................................................. 41
2.3.1. SMTP .......................................................................................................................................... 42
2.3.2. VERGELIJKING MET HTTP ................................................................................................................ 44
2.3.3. FORMATS VAN E-MAILBERICHTEN ...................................................................................................... 44
2.3.4. MAIL-ACCESSPROTOCOLLEN ............................................................................................................. 44
POP3 .................................................................................................................................................... 45
IMAP .................................................................................................................................................... 46
Webmail .............................................................................................................................................. 47
2.4. DNS: HET TELEFOONBOEK VOOR HET INTERNET ................................................................................. 47
2.4.1. DIENSTEN VAN HET DNS ................................................................................................................. 47
2.4.2. OVERZICHT VAN DE WERKING VAN HET DNS ....................................................................................... 49
Een gedistribueerde, hiërarchische database ..................................................................................... 49
DNS-caching ......................................................................................................................................... 52
2.4.3. DNS-RECORDS EN –BERICHTEN ......................................................................................................... 53
DNS-berichten ..................................................................................................................................... 53
Records in de DNS-database invoegen ................................................................................................ 54
HOOFDSTUK 3 – DE TRANSPORTLAAG ........................................................................................... 56
3.1. INLEIDING EN DIENSTEN VAN DE TRANSPORTLAAG .............................................................................. 56
3.1.1. DE RELATIE TUSSEN DE TRANSPORTLAAG EN DE NETWERKLAAG ............................................................... 56
3.1.2. OVERZICHT VAN DE TRANSPORTLAAG OP HET INTERNET ......................................................................... 57
3.2. MULTIPLEXEN EN DEMULTIPLEXEN .................................................................................................. 58
Connectionless multiplexen en demultiplexen ................................................................................... 60
Connection-oriented multiplexen en demultiplexen .......................................................................... 61
Webservers en TCP .............................................................................................................................. 62
3.3. CONNECTIONLESS TRANSPORT: UDP ............................................................................................... 63
3.3.1. DE STRUCTUUR VAN UDP-SEGMENTEN .............................................................................................. 65
3.3.2. DE CHECKSUM VAN UDP ................................................................................................................. 65
3.5. CONNECTION-ORIENTED TRANSPORT: TCP ....................................................................................... 66
3.5.1. DE TCP-VERBINDING ...................................................................................................................... 66
3.5.2. DE STRUCTUUR VAN EEN TCP-SEGMENT ............................................................................................. 68
Volgnummers en bevestigingsnummers ............................................................................................. 68
Telnet: volgnummers en bevestigingsnummers in de praktijk ............................................................ 70
3.5.3. SCHATTEN VAN DE ROUND-TRIPTIJD EN TIME-OUTS (TER INFO) ............................................................ 71
De round-triptijd schatten ................................................................................................................... 71
Het time-outinterval voor het opnieuw verzenden van packets instel en en beheren ....................... 73
3.5.4. BETROUWBARE GEGEVENSOVERDRACHT ............................................................................................. 73
Enkele interessante situaties ............................................................................................................... 75
De lengte van het time-outinterval verdubbelen ................................................................................ 77
Fast retransmit .................................................................................................................................... 78
Go-back-N of selective repeat? ........................................................................................................... 79
3.5.5. FLOWCONTROL (TER INFO) ............................................................................................................ 80
3.5.6. BEHEER VAN DE TCP-VERBINDING ..................................................................................................... 82
HOOFDSTUK 4 – DE NETWERKLAAG: DATALEVEL .......................................................................... 88
4.1. OVERZICHT VAN DE NETWERKLAAG ................................................................................................. 88
4.1.1 FORWARDING EN ROUTERING: HET DATALEVEL EN HET CONTROLELEVEL .................................................... 89
Controlelevel: de traditionele benadering .......................................................................................... 90
Controlelevel: de SDN-benadering ...................................................................................................... 90
4.1.2. NETWERKSERVICEMODELLEN ............................................................................................................ 91
4.3. HET INTERNET PROTOCOL (IP): IPV4, ADRESSERING, IPV6 EN MEER ....................................................... 92
4.3.1. IPV4-DATAGRAMFORMAT ................................................................................................................ 92
4.3.2. IPV4-DATAFRAMEFRAGMENTATIE ...................................................................................................... 94
4.3.3. ADRESSEREN BIJ IPV4 ..................................................................................................................... 95
Een blok adressen bemachtigen .......................................................................................................... 97
Een hostadres bemachtigen: het Dynamic Host Configuration Protocol ............................................ 98
HOOFDSTUK 6 – DE DATALINKLAAG: LAN’S ................................................................................. 100
6.1. INLEIDING TOT DE DATALINKLAAG ................................................................................................. 100
6.1.1. DE DIENSTEN VAN DE DATALINKLAAG ............................................................................................... 100
6.1.2. WAAR WORDT DE DATALINKLAAG GEÏMPLEMENTEERD? ...................................................................... 100
6.3. MULTIPLE-ACCESLINKS EN MULTIPLE-ACCESSPROTOCOLLEN ................................................................ 100
6.3.2. RANDOM-ACCESPROTOCOLLEN ....................................................................................................... 101
Carrier-sense multiple access (CSMA) ............................................................................................... 102
Carrier-sense multiple access with collision detection (CSMA/CD) ................................................... 103
Efficiency van het CMSA/CS-algoritme .............................................................................................. 104
6.4. LOCAL-AREANETWERKEN (LAN) MET SWITCHES .............................................................................. 104
6.4.1. ADRESSERING OP DE DATALINKLAAG EN ARP ..................................................................................... 105
MAC-adressen ................................................................................................................................... 105
Het Adress Resolution Protocol (ARP) ............................................................................................... 106
Een datagram verzenden naar een host buiten het subnet .............................................................. 108
6.4.2. ETHERNET ................................................................................................................................... 109
De structuur van een Ethernet-frame ............................................................................................... 110
Ethernet-technologieën ..................................................................................................................... 112
6.4.3. DATALINKLAAGSWITCHES ............................................................................................................... 112
Forwarden en filteren ........................................................................................................................ 113
Zelflerend ........................................................................................................................................... 114
Kenmerken van switchen op de datalinklaag .................................................................................... 115
Switches versus routers ..................................................................................................................... 116
6.4.4. VIRTUELE LOCAL-AREANETWERKEN (VLAN’S) .................................................................................... 117
6.6. DATACENTERNETWERKEN ........................................................................................................... 120
Loadbalancing .................................................................................................................................... 120
Hiërarchische structuur ..................................................................................................................... 121
Trends in datacenternetwerken ........................................................................................................ 122
6.7. EEN DAG IN HET LEVEN VAN EEN VERZOEK OM EEN WEBPAGINA .......................................................... 124
6.7.1. AAN DE SLAG: DHCP, UDP, IP, ETHERNET ....................................................................................... 124
6.7.2. EEN STAPJE VERDER: DNS EN ARP .................................................................................................. 126
6.7.3. NOG EEN STAPJE VERDER: ROUTERING BINNEN HET DOMEIN NAAR DE DNS-SERVER ................................. 127
6.7.4. INTERACTIE TUSSEN WEBCLIENTS EN SERVERS: TCP EN HTTP ............................................................... 128