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6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp Technik der digitalen Netze Teil 6 – Protokolle und Datenmodelle Stephan.

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1 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp Technik der digitalen Netze Teil 6 – Protokolle und Datenmodelle Stephan Rupp Nachrichtentechnik

2 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 2 Inhalt Protokolle und Datenmodelle IP basierende Netze Voice over IP SIP Happens Service Orientierte Architekturen Die Zukunft der Netze

3 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 3 IP basierende Netze - Subnetworks Subnetworks (Teilnetze) sind die kleinsten Netzbereiche im Internet. Üblicherweise entsprechen sie einem LAN-Segment. Sie bestehen aus Workstations und Servern - „Internet Hosts“. Jeder „Internet Host“ hat (mindestens) eine IP-Adresse. Router bilden den Übergang zwischen den Subnetworks. Sub- Net- Work Host 2 Host 1Host 3 Host 6 Host 4 Host 5 LAN Router Quelle: Harald Orlamünder

4 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 4 Verbinden von Teilnetzen (1) IP Subnetworks werden durch IP Router miteinander verbunden. Der IP Router besitzt eine IP-Adresse per Port. Quelle: Harald Orlamünder IP Subnetwork Internet Nutzer Internet Nutzer IP Router

5 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 5 Verbinden von Teilnetzen (2) Um eine größere Strecke zu überwinden wird ein Router-Paar eingesetzt. Quelle: Harald Orlamünder IP Router IP Subnetwork Internet Nutzer Internet Nutzer IP Router

6 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 6 IP-Netze: Autonomes System Ein Autonomes System (AS) besteht aus einer Menge Router und Netze (Sub- networks), die einer gemeinsamen technischen Verwaltung unterstehen. Das Autonomes System ist charakterisiert durch: ein gemeinsames Routing-Protokoll (üblicherweise) volle Erreichbarkeit im AS Quelle: Harald Orlamünder In der OSI-Welt wird das Autonome System “Routing Domain” genannt. IP Subnetwork Autonomous System

7 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 7 Verbinden Autonomer Systeme Quelle: Harald Orlamünder IP Subnetwork Autonomous System 1 Autonomous System 2 Autonomous System 3 Exterior Routing Protocols Interior Routing Protocols

8 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 8 Internet Service Provider (ISP) Logische Sicht des Netzes Quelle: Harald Orlamünder ISP R = Router S = Server N = Network Access Server zu anderen ISPs oder zum Backbone Kunde des ISP mit Wähl-Zugang bzw. DSL Kunde des ISP mit permanentem Zugang (Mietleitung) N N N N R R S S R R S S R R

9 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 9 Internet Service Provider (ISP) Physikalische Sicht des Netzes Quelle: Harald Orlamünder N N N N R R S S R R S S R R Übertragungs- technisches Netz PSTN/ISDN OVst zu anderen ISPs oder zum Backbone Standort A Standort B R = Router S = Server N = Network Access Server OVst = Orts-Vermittlungsstelle ISP

10 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 10 Das Internet als Netz Quelle: Harald Orlamünder N = Network Access Server R = Router S = Server CIX = Commercial Internet Exchange ISP = Internet Service Provider Internet ISP 2 ISP 3 ISP 4 ISP 1 Back- bone R R R R R R R R R R R R R R R R R R N N N N N N N N N N N N S S S S S S S S S S N N CIX R R R R R R R R R R Router-Paar 2. unabhängiger Router „CIX“ 3. unabhängiges IP-Backbone N N

11 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 11 Inhalt Protokolle und Datenmodelle IP basierende Netze Voice over IP SIP Happens Service Orientierte Architekturen Die Zukunft der Netze

12 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 12 Sprachpakete im Internet Digitalisieren Kodieren Paketieren Auspacken Dekodieren Zusammensetzen Übertragen

13 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 13 Schichtenmodell A B Terminal (Endgerät) Terminal (Endgerät) Netzebene Modemebene Anwendungsebene WiFiDSL EthernetSDH SIP: Signalisierung RTP: Sprachkanal SIP: Signalisierung RTP: Sprachkanal IP

14 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 14 Voice over IP Von Mund zu Ohr: Telefonieren verträgt wenig Verzögerungen

15 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 15 Öffentliche Netze IP Network (Carrier) PSTN Call Server/ Gateway Controller Media Server PLMN Trunking GW Trunking GW/ Signalling Gateway Call Server session states SIP control H.323 control MGCP/Megaco Media Servers announcements customised tunes conferences voice mail streaming media trunking gateways Mobilnetz Festnetz

16 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 16 Inhalt Protokolle und Datenmodelle IP basierende Netze Voice over IP SIP Happens Service Orientierte Architekturen Die Zukunft der Netze

17 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 17 Telefonieren mit SIP – SIP User Agent SIP: Session Initiation Protocol (Signalisierungsprotokoll für Sessions) User Agent: Anwendungssoftware auf Terminals (SIP End Points) Terminals: PCs, Telefone, … Sind User Agents Clients oder Server? –Client: Ich rufe an. –Server: Ich nehme einen Anruf an. User Agent: Client + Server SIP User Agent Request Response SIP User Agent Quelle: Gerd Siegmund

18 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 18 Erst registrieren, dann telefonieren Registrar nimmt “REGISTER requests” an und registriert Teilnehmer Üblicherweise im SIP-Server implementiert Verwendet SIP Location Service im Informationen über Teilnehmer zugänglich zu machen User Agent Register OK Registrar Quelle: Gerd Siegmund

19 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 19 Location Server Enthält Information über den Aufenthaltsort des Teilnehmers im Sinne einer Anrufweiterleitung Location Servers können als Teil eines SIP Servers implementiert werden Location Service Registrar Proxy Server Redirect Server Quelle: Gerd Siegmund

20 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 20 SIP Server Proxy Server Server und Client zur Vermittlung von Sessions Verwaltet Zustände (states) oder wird zustandslos betrieben Redirect Server Nur Server Vermittelt Server-Adressen Quelle: Gerd Siegmund

21 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 21 Verbindungsuafbau mit SIP SIP Transaktion SIP funktioniert wie HTTP (Web) oder SMTP (Mail) SIP ist ein textbasiertes Protocol wie HTTP Client schickt Service Requests und empfängt Service Responses Server empfängt Requests und verschickt Responses Eine SIP Transaktion besteht aus SIP Request (Anfrage) Ggf. Responses über Zwischenstände Response (Antwort) Transaktionen sind durchnumeriert (command sequence numbers, Cseq) Quelle: Gerd Siegmund

22 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 22 SIP Adressen Universal Resource Locators (URL) Sind Namen, wie Adressen (SMTP) Beispiele für SIP Addressen: musterbau.de Um die SIP Adresse in eine Netzadrese zu übersetzten, wird DNS (Domain Name Service) verwendet, sowie der Location Server Quelle: Gerd Siegmund

23 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 23 SIP Nachrichten (Messages) generic message body start line message header CRLF message body Request-Line Status-Line general-header request-header response-header entity-header SDP Define transaction Describe transaction Exchange capabilities Blank line Quelle: Gerd Siegmund

24 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 24 Beispiel für eine SIP Nachricht INVITE SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP kton.bell-tel.com From: A. Bell ;tag=3 To: T. Watson Call-ID: CSeq: 1 INVITE Contact: Subject: Mr. Watson, come here. Content-Type: application/sdp Content-Length:... v=0 o=bell IN IP s=Mr. Watson, come here. t= c=IN IP4 kton.bell-tel.com m=audio 3456 RTP/AVP a=rtpmap:0 PCMU/8000 a=rtpmap:3 GSM/8000 a=rtpmap:4 G723/8000 a=rtpmap:5 DVI4/8000 Request/Status Zeile Header Body Quelle: Gerd Siegmund

25 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 25 SIP Requests Jeder Request löst eine Server-Methode aus SIP definiert 6 Methoden REGISTERregisters with location service INVITEinitiates call ACKconfirms final response CANCELcancels a pending request BYEfor terminating sessions OPTIONSqueries feature support by remote side Quelle: Gerd Siegmund

26 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 26 SIP Status Codes Wie HTTP Response Codes 1xx Informational ( e.g. 100 Trying, 180 Ringing ) 2xx Successful ( e.g 200 OK) 3xx Redirection ( e.g. 302 Moved Temporarily ) 4xx Request Failure ( e.g 404 Not Found, 482 Loop Detected ) 5xx Server Failure ( e.g 501 Not Implemented ) 6xx Global Failure ( 603 Decline ) Quelle: Gerd Siegmund

27 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 27 SIP mit Rufumleitung (Redirect) Quelle: Gerd Siegmund 302 Move temporarily ACK BYE 200 OK munich.deberlin.de Media Session INVITE Redirect Server Trying 180 Ringing 200 OK 9 INVITE Proxy Server 180 Ringing 200 OK INVITE cologne.de munich.de

28 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 28 SIP mit Verzweigung (Call Forking) Quelle: Gerd Siegmund berlin.de ACK BYE 200 OK Media Session Trying OK INVITE Proxy Server OK INVITE 1 2 munich.de SIP Phone SIP Client SIP enabled Organizer SIP enabled mobile phone 3 INVITE CANCEL 5 5

29 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 29 Session Description Protocol (SDP) SDP wird verwendet um die Medienformate zu spezifieren (Audio, Video, Codecs etc) Format: Parameter = Value SIP transportiert SDP im Message Body SDP ist ebenfalls textbasierend SDP ist specifiziert in RFC 2327 Quelle: Gerd Siegmund

30 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 30 SIP und SDP Quelle: Gerd Siegmund macrosoft.com INVITE SIP/2.0 To: From: Call-ID: Cseq: 1 INVITE Contact: INVITE SIP/2.0 To: From: Call-ID: Cseq: 1 INVITE Contact: c=IN IP m=audio 5100 RTP/AVP 0 c=IN IP m=audio 5100 RTP/AVP 0 SDP SIP c=IN IP m=audio 5100 RTP/AVP 0 Internet IPv4 Zieladresse Audio Port Transp.=RTP G.711 INVITE SIP/2.0 To: INVITE SIP/2.0 To: c=IN IP m=audio 5100 RTP/AVP 0 c=IN IP m=audio 5100 RTP/AVP 0

31 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 31 Ein Beispiel SDP im SIP Message Body Quelle: Gerd Siegmund INVITE SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP kton.bell-tel.com From: A. Bell ;tag=3 To: T. Watson Call-ID: CSeq: 1 INVITE Contact: Subject: Mr. Watson, come here. Content-Type: application/sdp Content-Length:... v=0 o=bell IN IP s=Mr. Watson, come here. t= c=IN IP4 kton.bell-tel.com m=audio 3456 RTP/AVP 0 4 a=rtpmap:0 PCMU/8000 a=rtpmap:4 G723/8000 Protocol version number Owner/creator and session identifier Session name Time session starts and stops Connection information Media information Attributes

32 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 32 Inhalt Protokolle und Datenmodelle IP basierende Netze Voice over IP SIP Happens Service Orientierte Architekturen Die Zukunft der Netze

33 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 33 Die Evolution der Programmierung Quelle: Harald Orlamünder Computer Program Linear Im Netzwerk 4. Verteilte Objekt- orientiert Computer 1 Main Program Computer 2 1. Method 2. Method 3. Method 3. Objekt- orientiert Computer Main Program Objekte 1. Method 2. Method 3. Method 2. Strukturiert Computer Main Program Funktionen, Prozeduren 1. Sub Program 2. Sub Program 3. Sub Program

34 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 34 Verteilte Programmierung Quelle: Harald Orlamünder LAN and WANInternet Format: objektorientiert nicht objekt- orientiert In Sun‘s NFS: XDR eXternal Data Representation Microsoft-Way DCOM Distributed Component Object Model RPC Remote Procedure Call Zeit Based on: Transported via: Format: SOAP Simple Object Access Protocol XML eXtended Markup Language HTTP, SMTP,..... Unabhängig von Betriebssystem und Sprache Web- Service Format: CORBA Common Object Request Broker Architecture IDL Interface Definition Language JAVA-Way RMI Remote Method Invocation

35 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 35 CORBA Common Request Broker Architecture ServerClient IDL Skeleton IDL Stub Messages Client Application Server Objects Interface and Implementation repositories Client und Server mit unterschiedlichen Betriebssystemen und Sprachen

36 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 36 CORBA im Detail

37 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 37 Ein anderer Ansatz Rekonstruktion des Clients aus formaler Kontext-Definition Client System A Server System B Kontext-Definition Kontext Anfrage 1 Service Anfrage 3 2Rekonstruktion der Service Anfrage (Client-Stub) aus der Kontext-Definition

38 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 38 Beispiel: Java Client aus Kontext ClientServer Proxy- Objekt Server- Object Kontext Anfrage: get WSDL Service Aufruf (Service Invocation) Rekonstruction des Client Proxy- Objekts aus WSDL (Kontext) durch ein Werkzeug (z.B. WSDL2Java) JRE xRE WS - Server 2 Dynamic WSDL 0 Server Objekt publizieren WSDL: Web Service Description Language JRE: Java Runtime Environment xRE: x-beliebige Laufzeitumgebung

39 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 39 Web-Service Komponenten Quelle: Harald Orlamünder = „Provider“ Web Service Provider Liefert Referenzen (Zeiger) für Dienste (vgl. “Gelbe Seiten” Dienstbeschreibung (Kontext)) WSDL application of a service SOAP bind publish SOAP Informationen (Meta-Daten) über Dienstangebot publizieren Verzeichnis UDDI = „Broker“ Informationen über einen Dienst suchen SOAP find Web Service User = „Requester“

40 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 40 Dienstverzeichnis (UDDI) Dienst = Web-Service Quelle: Harald Orlamünder Dienst- verzeichnis UDDI Universal Description Discovery and Integration UDDI liefert einen Zeiger (URL) auf die WSDL-Beschreibung des Dienstes Dienst- beschreibung XML eXtended Markup Language WSDL Web Services Description Language Format transported over: HTTP, SMTP,..... Based on: White Pages General information about the organisation offering the service Yellow Pages Information sorted by certain criteria Green Pages Methods and Parameters valid for the service

41 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 41 Inhalt Protokolle und Datenmodelle IP basierende Netze Voice over IP SIP Happens Service Orientierte Architekturen Die Zukunft der Netze

42 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 42 Benutzerprofile und Geräteprofile Beschreiben Anwendungen und Anwendungsgebiete Benutzerprofil z.B. Mobilfunkkunde Nutzer und beanspruchte Dienste Geräteprofil dem Benutzerprofil assoziiert beschreibt Gerät, Hersteller, Hardware und Softwarestand Außerdem: Kennzeichnungssysteme Semantische Daten Metadaten: Ort, Zugriff, Dienstbeschreibung Nutzer Geräte Gerät HWFWSW

43 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 43 Erweitertes Referenzmodell Physical Link Network Transport Session Presentation Application Semantics Philosophical Layer 9 Layer 8 Layer 7 Layer 4 Layer 3 Layer 2 Layer 1 Warum? Wozu? – Sinn, Zweck, Nutzen Was? - Kennzeichnungssystem, Datenmodelle, Werkzeuge Telefonieren, VoIP, SMS, , Web, … Ende-zu-Ende Verbindung, Socket, … Adressraum, Paketzustellung, … Frames, Prüfsummen, … Hardware, Modulation, …

44 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 44 Infrastruktur für neue Dienstangebote Nutzer und Geräte Identitäts-Manager Geräte & Software (Hersteller, ASP) Service Neue Dienstangebote Neue Netzinfrastruktur Semantisches Modell (Domain Model) Meta-Information (Dienstverzeichnis, Dienstzugriff) Verzeichnisdienste ASP: Application Service Provider (Cloud etc)

45 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 45 Rollen für Dienstleistungen Verteilung der Rollen Nutzer: verwendet Geräte und nimmt Dienstleistungen in Anspruch (Vertragspartner z.B. für Konfigurationsmanagement) Identity Provider: überprüft Identitäten (Ist dieses Gerät bei diesem Kunden eingetragen?, Ist dieser Servicetechniker authorisiert?, Passt diese Software auf das Gerät?,...) Gerätehersteller bzw. ASP: Pflege von Softwareständen für Geräte und ggf. Remote Configuration bzw. Remote Updates Service: vertragliche Betreuung des Kunden und ggf. Leistungen vor Ort Benötigt werden ein gültiges Kennzeichnungssystem neue Netzinfrastruktur (Inventories, Authentisierung, Sicherheit).

46 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 46 Meta-Information und Semantik Meta-Information: Wo findet sich was? Wie lassen sich Informationen abfragen? z.B. Web-Services (UDDI/Inventory und WSDL) Semantische Modelle: Information wird sichtbar (vorher in Anwendungen eingeschlossen) Wer benutzt Information? Was wird benötigt? Wie wird Information benutzt? Welche Begriffe werden verwendet? Ermöglicht Design zusammen mit dem Kunden Welche Datenbestände werden verwendet und wie kombiniert? Wie werden Ergebnisse abgelegt und dargestellt?

47 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 47 Nutzen eines Referenz-Datenmodells Referenz- Datenmodell nach Industriestandard bzw. herstellerspezifisch Editor Geräte mit Daten nach Referenzmodell Anwendung 1 Anwendung 2 Netzwerk Gerät 2 Gerät 1

48 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 48 Schematransformation Gerätespezifische Modelle werden auf das Referenzschema abgebildet Referenz- Datenmodellgerätespezifisches Datenmodell Schema für die Transformation Design-Tool

49 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 49 Beispiel Datenmodelle und Schema-Transformationen flexibel anpassen … Semantic Engine Regeln zur Konvertierung der Datenmodelle WS, SOAP CORBA LDAP Protocol Handler other Protokolle Protokolldaten AdministrationAnwendungen GUIOSSHLRMMS Video mail Data Handler internes dynamisches Datanmodell Data Base Servers Design Tool Referenz Datenmodell

50 6. Semester, Nachrichtentechnik, 2013Technik der digitalen Netze, Teil 6, S. Rupp 50 Technik der digitalen Netze ENDE Teil 6 – Protokolle und Datenmodelle


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