Chapter 2: Network Models

OSI model and TCP/IP protocol 1960 (ARPA in DOD) 1972 (draft) 1973 (release TCP/IP)1984 (release OSI) 1970 (ISO, CCITT) 1983 (draft) OSI model TCP/IP protocol ARPA:Advanced Research Projects Agency

Comparison of OSI and TCP/IP

Comparison OSI and TCP/IP Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical TCPUDP ICMPIGMP IP RARPARP SMTP FTP TELNETDNSSNTPNFSTFTP Protocols defined by the underlying networks

TCP/IP Data Transmission Example

OSI Model WCB/McGraw-Hill History 1970-> ISO (International Standard Organization) จัดตั้งคณะกรรมการพิจารณา architecture ที่เป็นกลางเพื่อ กำหนดการเชื่อมต่อระหว่าง computer และ อุปกรณ์ > released in ISO 7498 document OSI (Open System Interconnection) -> 7 layers Objectives Compatibility Flexibility

Figure 2.1 Sending a letter (Layer Tasks)

WCB/McGraw-Hill OSI Model User Support Layers Network Support Layers

WCB/McGraw-Hill OSI Layers

Figure 2.3 TCP/IP Peer-to-peer processes

Figure 2.4 An exchange using the Internet model L6 data H6 L6 data H6 L7 data

Figure 2.15 Application layer Data

Application Layer Responsibility User interface (Software application) No header or trailer Services Network Virtual Terminal File transfer, access, and management (FTAM) Mail service Accessing WWW

WCB/McGraw-Hill Presentation Layer L6 Data Encoded, Encrypted, and Compression data L7 Data L6 Data Decoded, Decrypted, and Decompression data L7 Data

Presentation Layer Responsibility Manage syntax and semantics of different data format between any two systems Services Translation of data format Ex. ASCII -> non ASCII system Encryption (privacy & security) For sensitive information: login-password, credit card, bank account, personal information Compression Ex. Zip, Gif, JPEG

WCB/McGraw-Hill Session Layer L5 Data L6 Data L5 Data L6 Data

Session Layer Responsibility Establish, manage, and terminate session Services Dialog control Traffic control & direction control Message synchronization Adding checkpoints (synchronization points) in the message stream

WCB/McGraw-Hill Transport Layer

Figure 2.12 Reliable process-to-process delivery of a message

Transport Layer Responsibility Guarantee whole message delivery From source to final destination Service Service-point addressing:Port address (16 bits: 0 – 65,535 ports)Port address Each application is assigned a specific port address Segmentation and Reassembly Source:segment L5 data into small segments Destination:reassembly small segments into a whole message Connection control Connectionless Connection-oriented Error control:error detection and correction of the entire message Flow control

Port Address Handy way for computers and users to keep track of which port belongs to what program Ports are numbered from 0 to 65,535 The Internet Assigned Numbers Authority (IANA) decided to reserve the first 1024 port numbers (i.e., 0 to 1023) for requesting entities. Ports ,151: registered port numbers Ports 49, ,535: dynamic or private port numbers General ways to use port number for source and destination Well-known port numbers -> usually for destination port Ramdomly generate -> for source port

IANA well-known reserved ports Protocol NamePort Number FTP20-data, 21 Telnet23 SMTP25 DNS53 HTTP80 POP3110 NetBIOS HTTPS443

Sample port numbers for popular applications ApplicationPort Number MSN Messenger1863 IRC1863, , 7000 ICQ ICQ AOL Instant Messenger5190, 6040 PCAnywhere RealAudio7070, Napster7777, 8875, 8888 Half-Life game27,018

Common Windows port numbers Protocol NamePort Number IE80 POP3110 RPC135 NetBIOS Server Message Block (SMB)445 MSN Messenger1863 Universal Plug and Play (UPnP)5000

34 Connection Control (Connectionless)

Connection Control (Connection-oriented)

WCB/McGraw-Hill Network Layer

Figure 2.10 Source-to-destination delivery

Network Layer Responsibility Guarantee packet delivery Service Logical (Network) address (header):IP address Routing packets through internetworking device Router || Gateway

IP address IP Classes: class A, B, C Class selection Max. number of workstations required Each network Must have a unique logical name (domain name) Ex. ice.cit.ac.nz is Each node or computer Must have a unique host part of IP address

IP Class A first byte specifies the network portion remaining bytes specify the host portion the highest order bit of the network byte is always 0 network values of 0 and 127 are reserved there are 126 class A networks there are more than 16 million host values for each class A network

IP Class B the first two bytes specify the network portion the last two bytes specify the host portion the highest order bits 6 and 7 of the network portion are 10 there are more than 16 thousand class B networks there are 65 thousand nodes in each class B network

IP Class C the first three bytes specify the network portion the last byte specifies the host portion the highest order bits 5, 6 and 7 of the network portion are 110 there are more than 2 million class C networks there are 254 nodes in each class C network

Reserved IP Addresses Network Addresses : The host portion is set to all zero's ( ) Broadcast Address : The host portion is set to all one's ( ) Loopback Addresses : and

IPv6 นักวิจัยคาดว่าเลขหมาย IP เวอร์ชั่น 4 จะหมดลงในอีก 1-2 ปี ข้างหน้า IETF (The Internet Engineering Task Force) จึงพัฒนา IP รุ่นใหม่ เรียกว่า internet protocol version 6 หรือ IPv6 ปรับปรุงโครงสร้างของโปรโตคอลจาก IPv4 ที่มี 32 บิต เป็น IPv6 แบบ 128 บิต ทำให้จำนวน IP address เพิ่ม มากถึง 2 ยกกำลัง 96 เท่า ปัจจุบันก็มีหลายประเทศที่แสดงเจตนาในการใช้ IPv6 กระทรวงกลาโหมสหรัฐ ประกาศว่าจะเลิกสั่งซื้ออุปกรณ์เครือข่ายที่สนับสนุน มาตรฐานปัจจุบันและเปลี่ยนไปใช้มาตรฐาน IPv6 ในปี 2551 ประเทศญี่ปุ่นก็เริ่มเปลี่ยนมาทดลองใช้ IPv6 ตั้งแต่ปี 2545 และวางโรดแมปไว้ว่าจะทำให้โครงข่ายสำหรับ ผู้ใช้งานในบ้านเรือนพร้อมสำหรับ IPv6 ตั้งแต่ปี 2549 ประเทศเกาหลีใต้เองก็วางโรดแมปให้พร้อมสำหรับ IPv6 ในปี 2553

IPv6 ประเทศไทยที่ผ่านมาได้รับการจัดสรร IP adress มาเพียง 0.10% ของจำนวน IP address ทั่วโลก หรือ 1,782,016 เลขหมาย กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร ( ไอซีที ) ได้วาง โรดแมปเพื่อเข้าสู่ยุค IPv6 ปี โดยจะมีการจัดตั้งศูนย์เชี่ยวชาญ IPv6 (IPv6 Excellence Center) ภายในปี 2551 คณะกรรมการกิจการโทรคมนาคมแห่งชาติ ( กทช.) จะมีการจัดตั้งองค์กรจัดสรร IP address โดยใช้ชื่อว่า National Internet Registry (NIR) ยังเป็นที่ถกเถียงกันในวงสัมมนาอยู่ดีว่าประเทศไทย ควรมี National Internet Registry หรือไม่ และผู้ที่เกี่ยวข้องทั้งหมดควรจะใช้โรดแมปของใคร

WCB/McGraw-Hill Transport and Network Layer Example Application, Presentation, Session layer Application, Presentation, Session layer

WCB/McGraw-Hill Data Link Layer

Responsibility Break L3 (Network) data into reasonable size (Frame) Guarantee Node-to-Node delivery (Frame Error Free) Service Framing (adding header & trailer) Physical addressing (MAC address: 12 digit hexadecimal (e.g. 080BF0AFDC09)) Same sender network:source & destination address Outside sender network:source & connecting devices (bridge, router, gateway) address Flow control:frame acknowledgement, inform buffer size, etc. Error control:error detection and error correction Access control:checking accessibility (ex. Multipoint connection)

Figure 2.7 Node-to-node delivery

Example 1 In Figure 2.8 a node with physical address 10 sends a frame to a node with physical address 87. The two nodes are connected by a link. At the data link level this frame contains physical addresses in the header. These are the only addresses needed. The rest of the header contains other information needed at this level. The trailer usually contains extra bits needed for error detection

Figure 2.8 Example 1

WCB/McGraw-Hill Network and Data Link Layer Example

WCB/McGraw-Hill Physical Layer

Responsibility Sending and receiving bitstream through physical medium Service Physical characteristics of interface and medium Representation of bits (encoding or modulation) Data rate Bit synchronization Line configuration & Topology Transmission mode (Simplex, Half-duplex, Full-duplex)

WCB/McGraw-Hill Summary of Layer Functions