3. Spezifikation von Protokollen und Dienstenmidas1.e-technik.tu-ilmenau.de/~webkn/Webdaten/Lehre/SS2017...Kommunikationsnetze für MT Sommersemester 2017 Fachgebiet Kommunikationsnetze

Kommunikationsnetze für MT Sommersemester 2017

Fachgebiet Kommunikationsnetze 1

3. Spezifikation von Protokollen und DienstenWeg/Zeit-Diagramm, Endlicher Automat, Beispiel „Alternating Bit Protocol“

Kommunikationsnetze (MT) - 3. Spezifikation von Protokollen und Diensten 110

Anwendungsbeispiel WWW

Benutzer eines

Web-Browsers

Web-Server(http://www.tu-ilmenau.de/kn)

Internet

http://www.tu-ilmenau.de/kn



Der Dienstbegriff (Wiederholung)


Abstraktes Medium MN

Kommu-nikations-

instanzIN+1

1

Kommu-nikations-

instanzIN+1

2

Kommu-nikations-

instanzIN+1

n-1

Kommu-nikations-

instanzIN+1

n

...

Schnittstellen-

ereignisse

Dienstschnitt-

stelle DN

Dienst-

zugangspunkt


Dienstbeschreibung durch Weg/Zeit-Diagramm

Ort j Ort k BeantworterInitiator

t

T-Con.Req

T-Con.Cnf+

T-Con.Ind

T-Con.Rsp+

T-Con.Req

T-PAbo-.Ind1

T-Con.Ind

T-Pabo.Ind2

Medium

Ort j Ort k BeantworterInitiator

t

Medium

Erfolgreicher

Verbindungsaufbau:

Abbruch durch

Dienstgeber:

Du

rch

gä

ng

ige

s B

eis

pie

l:

Tra

nsp

orts

ch

ich

t



Endlicher Automat allgemein

▪ endliche Anzahl von Zuständen mit (sinnvollen) Bezeichnungen

▪ Startzustand explizit definiert

▪ Zustandsübergang:

▪ Ereignisse: Dienstprimitive, u.U. mit Parametern

Idle Next StateAuslösendes Ereignis;

Resultierendes Ereignis


Endlicher Automat


T-Con.Req T-Con.Cnf±

T-PAbo.Ind1

T-Con.Rsp± T-Con.Ind

T-PAbo.Ind2

.... .... ....

Übergänge der Datenaustausch- und

der Verbindungsabbauphase

–; T-PAbo.Ind1, T-PAbo.Ind2

T-Con.Rsp+;

T-Con.Cnf+

T-Con.Req;

T-Con.Ind

T-Con.Req;

T-PAbo.Ind1

–; T-PAbo.Ind1, T-PAbo.Ind2

T-Con.Rsp-; T-Con.Cnf-

Verbindung

aufgebaut

Ruhe-

zustand

Verbindung

im Aufbau



Verbindungsorientierte Kommunikation


Ruhe-

zustand

Verbindung

aufgebaut

Aktionen zum geregelten

Verbindungsabbau

Aktionen zum

Verbindungsabbruch

Aktionen zum

Verbindungsaufbau

Aktionen zum

Betrieb:

Datenaustausch


Mehrere Verbindungen am selben Zugangspunkt

Zugangspunkt

Verbindungs-

endpunkt

T-Con.ReqT-Con.Ind

T-Con.Rsp+

T-Con.Cnf+

im Aufbau

befindlich



Beispielhafte Dienstfunktionen

▪ Dienst = Menge von Dienstfunktionen

▪ Wesentliche Dienstfunktion: Datentransfer (Data)

▪ Bei verbindungsorientierten Diensten: Dienstfunktionen zum

Verbindungsmanagement:

▪ Verbindungsaufbau (Connect)

▪ Verbindungsabbau (Disconnect, Release)

▪ Verbindungsabbruch (ProviderAbort, UserAbort)

▪ Verbindungsrücksetzen (Reset)


Verbindungsaufbau


Initiator BeantworterT-Con.Req(

Initiatoradresse,Beantworteradresse,Qualitätsparameter,

weitere Eigenschaften,kurze optionale Daten1)

T-Con.Ind(Initiatoradresse,Beantworteradresse,Qualitätsparameter*,weitere Eigenschaften*,kurze optionale Daten1)

eventuell unter

Qualitätsrückstufung

T-Con.Rsp±(Initiatoradresse,Beantworteradresse,Qualitätsparameter†,weitere Eigenschaften†,kurze optionale Daten2)

T-Con.Cnf± (Initiatoradresse,

Beantworteradresse,Qualitätsparameter†,

weitere Eigenschaften†,kurze optionale Daten2)

* und † bedeuten, dass

die so markierten Daten

möglicherweise geändert

wurden.Medium



Unbestätigter Datentransfer

▪ abhängig von der Nutzungsrichtung (hier vollduplex)

▪ unbestätigter Datentransfer kann (wie angedeutet) Quittungen

(Acknowledgements, ACK) innerhalb der Schicht haben


T-Dat.Req (Nutzdaten1)


T-Dat.Ind (Nutzdaten1)

T-Dat.Ind (Nutzdaten3)T-Dat.Ind (Nutzdaten2)


Medium

ACK

ACK

ACK

Arten des Datentransfers


▪ „normaler” Datentransfer mittels T-Dat.Req/Ind

▪ Vorrangdatentransfer mittels T-ExpDat.Req/Ind („expedited data“ = Expressdaten)

T-ExpDat.Req(EData1)

T-Dat.Req(NData1)

T-ExpDat.Ind(EData1)

T-Dat.Ind(NData1)



T-Dat.Req(NData2) T-ExpDat.Ind(EData2)

T-ExpDat.Ind(EData3)

T-Dat.Ind(NData2)

abstraktes Medium



Verbindungsabbau


S-Rel.Req

(Nutzdaten1)S-Rel.Ind (Nutzdaten1)

S-Rel.Cnf

(Annahme/Ablehnung: ±, Nutzdaten2)

S-Rel.Rsp

(Annahme/Ablehnung: ±, Nutzdaten2)

T-Dis.Req

T-Dis.Ind?

Medium

Medium

Verbindungsabbruch

▪ Dienstgeberabbruch (Provider Abort, PAbo)

▪ Nutzerabbruch (User Abort, UAbo)


A B

A B

T-UAbo.Req

(Nutzdaten)

T-PAbo.Ind

(Grund)

T-UAbo.Ind

(Nutzdaten)

T-PAbo.Ind

(Grund)



Telekommunikationsprotokolle


Medium MN

IN+12IN+1

1

Medium MN-1

IN2IN

1 Protokoll


Funktionen einer Schicht

Schicht N-1

Protokoll:

Austausch von

(N)-PDUSchicht N

(N-1)-

PCI

(N-1)-

PCI

(N)-PDU

Protokoll:

Austausch von

(N-1)-PDU

(N-1)-

PCI

(N-1)-

PCI

(N)-PDU

Verbindung

aus Sicht der

Schicht N Dienstangebot:

z.B. Verbindung

Fehlerbehandlung

Flussregelung

…



Beispiel: Surfen im Internet


Protokoll-instanz

Protokoll-instanz

Dienst

Dienst-nehmer

Basisdienst

Benutzer eines

Web-BrowsersWeb-Server

Dienst-nehmer

Eingabewww.ieee.org T-Con.Req

T-Con.Ind

T-Con.RspT-Con.Cnf

T-Dat.Req

T-Dat.Ind

T-Dat.Ind

T-Dat.Req

Darstellung der Seitewww.ieee.org

Übergebe Inhalt der Seitewww.ieee.org/index.html

Anforderung der Seitewww.ieee.org/index.html

Baue Transport-schichtverbindungauf

Nehme Transport-

schicht-verbindung an

Schicke URL der gewünschten Seite

Schicke Inhalt der gewünschten Seite

Gebe URL an Web-Server

Gebe Seite an Web-Browser

HTTP-Instanz

HTTP-Instanz

Beispiel: Alternating Bit Protocol

▪ Dienst zur bestätigten Datenübertragung auf der Basis eines Dienstes zur

unbestätigten Übertragung

▪ Dienstprimitive:

▪ O-Dt.Req

▪ O-Dt.Ind

▪ O-Dt.Rsp

▪ O-Dt.Cnf

▪ Quittierung durch alternierende Quittungsnummern 0 und 1

Unterscheidung zwischen Nachrichten- und Quittungsverlusten im Fehlerfall

▪ zyklischer Ablauf: Nach einer quittierten Datenübertragung (Quittung erhalten)

Übergang in Ruhezustand, bis nächste Übertragungsanforderung eintrifft




Dienstablauf in einem Weg-Zeit-Diagramm


Zugangspunkt

AO

Zugangspunkt

BO

O-Dt.Req(XX)

O-Dt.Req(ZZ)

O-Dt.Cnf(YY)

O-Dt.Cnf(UU)

O-Dt.Ind(XX)

O-Dt.Rsp(YY)

O-Dt.Ind(ZZ)

O-Dt.Rsp(UU)

Sender Empfänger

Medium O

Protokollinstanz S


Instanz S

Start- und

Ruhe-

zustand

Quittung 0

erwarten

Quittung 1

erwarten

Ruhe-

zustand

U-Dt.IndBA(0,<m,1>);

O-Dt.Cnf(m)

O-Dt.Req(n);

U-Dt.ReqAB(<n,0>)

U-Dt.IndBA(0,<m,0>);

O-Dt.Cnf(m)

O-Dt.Req(n);

U-Dt.ReqAB(<n,1>)

U-Dt.IndBA(0,<m,1>)

oder

U-Dt.IndBA(1,<m,b>1);

U-Dt.ReqAB(<n,0>)

U-Dt.IndBA(0,<m,0>)

oder

U-Dt.IndBA(1,<m,b>1);

U-Dt.ReqAB(<n,1>)

Medium O

Medium U

Zugangspunkt AO

Zugangspunkt AU

U-Dt.ReqAB(<n,b>) U-Dt.IndBA(g,<m,b>)

O-Dt.Req(n) O-Dt.Cnf(m)

1 Hinweis: ursprüngliche Daten <m,b>

möglicherweise durch Störung verfälscht



Beispielablauf Instanz S mit Weg-Zeit-Diagramm


Zugangspunkt

AO

Zugangspunkt

AU Medium U

O-Dt.Req(XX)

O-Dt.Req(ZZ)

O-Dt.Cnf(YY)

O-Dt.Cnf(UU)

U-Dt.ReqAB(<XX,0>)

<XX,0>

<YY,0>Störung

<XX,0>

<ZZ,1>

<UU,1>

U-Dt.ReqAB(<ZZ,1>)

U-Dt.IndBA(0,<UU,1>)

<YY,0>

U-Dt.ReqAB(<XX,0>)

U-Dt.IndBA(1,<YY,0>)


Instanz S

Beschreibung von Protokolldateneinheiten

▪ Oktett 0: Kodierung der Sequenznummer b im niederwertigsten Bit

▪ Oktett 1+2: Kodierung der Länge l der Nutzdaten n

▪ Folgeoktette: Nutzdaten n


x x x x x x xb i i i i i i i i i i i i i i i i nnnnnnnn nnnnnnnn

76543210 76543210 76543210 76543210 76543210

Oktett 0 Oktett 1 Oktett 2 Oktett 3 Oktett 3+l-1

l

Längenkodierungn

Nutzdaten, von O übergeben

Beispiel: PDU-Format <n,b>

...

...

...



Vervollständigung des Beispiels


Medium O

Medium U

O-Dt.Req(n) O-Dt.Cnf(m) O-Dt.Ind(n)O-Dt.Rsp(m)

Instanz

S

Instanz

E

AU BU

AO BO

U-Dt.ReqAB

(<n,b>)

U-Dt.IndBA

(g,<m,b>)

U-Dt.ReqBA

(<m,b>)

U-Dt.IndAB

(g,<n,b>)

Zieldienst O


Medium O

O-Dt.Req(n) O-Dt.Cnf(m) O-Dt.Ind(n)O-Dt.Rsp(m)

AO BO

Warten auf

Response

Start- und

Ruhe-

zustand

O-Dt.Req(n); O-Dt.Ind(n)

O-Dt.Rsp(m); O-Dt.Cnf(m)



Basisdienst U


Medium U

U-Dt.ReqAB(<n,b>) U-Dt.IndBA(g,<m,b>)

U-Dt.IndAB(g,<n,b>)U-Dt.ReqBA(<m,b>)AU BU

Warten auf

Rücktransfer

Start- und

Ruhe-

zustand

U-Dt.ReqAB(<n,b>); U-Dt.IndAB(0,<n,b>)

U-Dt.ReqAB(<n,b>); U-Dt.IndAB(1,<n,b>1)

U-Dt.ReqBA(<m,b>); U-Dt.IndBA(0,<m,b>)

U-Dt.ReqBA(<m,b>); U-Dt.IndBA(1,<m,b>1)

oder

oder

1 Hinweis: ursprüngliche Daten <n,b> bzw.

<m,b> möglicherweise durch Störung

verfälscht

Instanz E


Instanz EAntwort 0

empfangen

Ruhe-

zustand

Start- und

Ruhe-

zustand

Antwort 1

empfangen U-Dt.IndAB(0,<n,1>);

O-Dt.Ind(n)

O-Dt.Rsp(m);

U-Dt.ReqBA(<m,0>)

U-Dt.IndAB(0,<n,0>);

O-Dt.Ind(n)

O-Dt.Rsp(m);

U-Dt.ReqBA(<m,1>)

U-Dt.IndAB(0,<n,0>)

oder

U-Dt.IndAB(1,<n,b>1);

U-Dt.ReqBA(<m,0>)

U-Dt.IndAB(0,<n,1>)

oder

U-Dt.IndAB(1,<n,b>1);

U-Dt.ReqBA(<m,1>)

Medium O

Medium U

Zugangspunkt BO

Zugangspunkt BU

U-Dt.ReqBA(<m,b>) U-Dt.IndAB(g,<n,b>)

O-Dt.Rsp(m) O-Dt.Ind(n)

1 Hinweis: ursprüngliche Daten <n,b>

möglicherweise durch Störung

verfälscht




Vollständiger Beispielablauf

Zugangspunkt

AO

Zugangspunkt

AU

O-Dt.Req(XX)

O-Dt.Req(ZZ)

O-Dt.Cnf(YY)

O-Dt.Cnf(UU)

U-Dt.ReqAB(<XX,0>)

<XX,0>

<YY,0>Störung

<XX,0>

<ZZ,1>

<UU,1>

U-Dt.ReqAB(<ZZ,1>)

U-Dt.IndBA(0,<UU,1>)

<YY,0>

U-Dt.ReqAB(<XX,0>)



U-Dt.IndAB(0,<XX,0>) O-Dt.Ind(XX)

O-Dt.Rsp(YY)

O-Dt.Ind(ZZ)

O-Dt.Rsp(UU)

U-Dt.ReqBA(<YY,0>)

U-Dt.IndAB(0,<XX,0>)

U-Dt.ReqBA(<YY,0>)

U-Dt.IndAB(0,<ZZ,1>)

U-Dt.ReqBA(<UU,1>)

Zugangspunkt

BU

Zugangspunkt

BO

Instanz S Instanz EMedium U

Literatur

▪ Abeck, Sebastian ; Lockemann, Peter C. ; Schiller, Jochen ; Seitz, Jochen: Verteilte

Informationssysteme. Integration von Datenübertragungstechnik und Datenbanktechnik.

Heidelberg : dpunkt.verlag, 2003.

▪ Halsall, Fred: Data Communications, Computer Networks, and Open Systems. 4th edition.

Harlow, England; Reading, Massachusetts; Menlo Park, California : Addison-Wesley, 1996.

▪ Krüger, Gerhard ; Reschke, Dietrich: Lehr- und Übungsbuch Telematik. Netze – Dienste –

Protokolle. 3., aktualiserte Auflage. München; Wien : Fachbuchverlag Leipzig im Carl-Hanser-

Verlag, 2004.

▪ Lynch, William C.: Reliable Full-duplex File Transmission over Half-duplex Telephone Lines.

In: Communications of the ACM, Vol. 11, No. 6, pp. 407–410, 1968.

▪ Seitz, Jochen ; Debes, Maik: Kommunikationsnetze. Eine umfassende Einführung.

Anwendungen – Dienste – Protokolle. Ilmenau : Unicopy Campus Edition, 2016.


Documents

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