4.5 Nettjenester — NAT, CDN, DNS, IPv6, DHCP, streaming

Nettverksadresseoversetting: teknikken som lar mange enheter dele én offentlig IP-adresse.

Inne på det lokale nettet har hver enhet sin egen private adresse. Når en av dem sender noe ut, bytter ruteren ut avsenderadressen med husstandens ene offentlige adresse, og noterer i en tabell hvem som sendte hva. Når svaret kommer tilbake, slår ruteren opp i tabellen og sender det videre til riktig enhet innenfor.

Problemet NAT løser: adressemangel. IPv4 har i overkant av 4,3 milliarder adresser til hele verden. Uten adressedeling ville de vært brukt opp for lenge siden.

Den faste feilslutningen — og den hyppigste forvekslingen i kapitlet: å blande NAT med navnetjenesten. NAT deler adresser. Navnetjenesten oversetter navn til adresser. De har ingenting med hverandre å gjøre utover at begge ordene inneholder «oversetting».

Tjenesten som automatisk tildeler IP-adresse, nettmaske, standard gateway og adressen til en navnetjener, til en maskin som nettopp har koblet seg til nettet.

Uten den måtte noen skrive inn en adresse manuelt på hver eneste enhet — og passe på at ingen to fikk den samme.

Hvorfor den bruker UDP: maskinen har ennå ingen adresse. Uten adresse kan den ikke sette opp en TCP-forbindelse, og den vet heller ikke hvem den skal spørre. Derfor sender den ut på kringkastingsadressen: «er det noen her som kan gi meg en adresse?»

Problemet DHCP løser: manuelt oppsett. Ikke adressemangel — det er NATs jobb.

Den faste feilslutningen: å tro at DHCP og NAT er samme sak fordi begge kjører i hjemmeruteren. DHCP tildeler adresser innenfra; NAT oversetter mellom innenfor og utenfor.

Tjenesten som oversetter navn til IP-adresse: fra eksempel.no til 93.184.216.34.

Oppslaget skjer i et hierarki: spørsmålet går først til en navnetjener maskinen din kjenner, og videre oppover og utover til noen kan svare for akkurat det navnet. Svaret mellomlagres underveis, slik at det neste oppslaget på samme navn går øyeblikkelig.

Transport: DNS bruker både UDP og TCP. Vanlige oppslag går på UDP fordi de er små og skal gå fort; store svar og enkelte overføringer av navnedata bruker TCP.

Problemet DNS løser: at mennesker husker navn og maskiner bruker tall.

Den faste feilslutningen: å tro at DNS deler ut eller tildeler adresser. Den finner en adresse som allerede finnes. Å tildele er DHCPs jobb, å dele er NATs.

At nettleseren slår opp adressene til lenkene på en side før du har klikket på noen av dem.

Når du så klikker, er oppslaget allerede gjort, og siden begynner å laste med én gang. Gevinsten er de titalls millisekundene et oppslag ville tatt.

Det koster noen unødvendige oppslag på lenker du aldri klikker på, men de er små, og gevinsten når du faktisk klikker, er merkbar.

Den faste feilslutningen: å tro at prefetching henter selve siden på forhånd. Den henter bare adressen — oversettelsen fra navn til tall.

Den nyere versjonen av adresseprotokollen, med 128 bit per adresse i stedet for 32.

Det gir 2¹²⁸ adresser mot IPv4s 2³² ≈ 4,3 milliarder — en forskjell som er umulig å ha noen intuisjon om, og som i praksis betyr at adressemangelen forsvinner.

Problemet IPv6 løser: at adressene tar slutt. Punktum. Det er den ene tingen den er til for.

Den faste feilslutningen — og en av de mest brukte distraktorene i hele seksjon 4: å tro at IPv6 gjør nettet raskere. Det gjør den ikke. Overføringsfarten bestemmes av linjene, ikke av hvor mange bit adressen har. Det samme gjelder påstander om at IPv6 «krypterer trafikken» eller «gjør ruting unødvendig» — heller ikke det er hva den er til for.

Et nett av tjenermaskiner som holder kopier av innholdet spredt geografisk, slik at hver bruker kan betjenes fra en maskin i nærheten.

Uten det ville alle i verden hentet den samme videoen fra den samme maskinen — kanskje på et annet kontinent.

Tre ting CDN oppnår samtidig:

1. Kortere vei gir kortere forsinkelse for brukeren.
2. Avlastning av opprinnelsestjeneren, som ellers måtte svare alle alene.
3. Mindre trafikk i kjernenettet, altså de store linjene mellom landsdeler og land — innholdet krysser dem én gang i stedet for én gang per bruker.

Problemet CDN løser: avstand og belastning.

Den faste feilslutningen: å blande CDN med mellomlageret i nettleseren din. Nettleserens mellomlager tjener én bruker og ligger på din maskin. Et CDN tjener mange brukere og ligger ute i nettet.

Måten video sendes over nettet på: filmen deles i segmenter på noen få sekunder hver, og hvert segment finnes i flere kvalitetsnivåer.

Klienten velger kvalitet. For hvert segment måler avspilleren hvor fort forrige segment kom, og ber om neste i en kvalitet linja klarer. Blir linja dårligere, faller bildet til lavere kvalitet i stedet for å stoppe. Blir den bedre, går kvaliteten opp igjen.

Transporten er TCP. Det virker overraskende — video høres ut som noe som må gå fort — men et segment som mangler biter, kan ikke spilles av i det hele tatt. Og fordi avspilleren har flere sekunder buffer, gjør det ingenting at en omsending tar litt tid.

Den faste feilslutningen — en av de mest brukte distraktorene i sjangeren: å tro at strømming bruker UDP fordi «video må gå raskt». Det gjelder sanntids videosamtale, der en forsinkelse ødelegger samtalen. Strømming fra en tjeneste har buffer, og da vinner pålitelighet.

Den ene tabellen som gir flest poeng i kapitlet:

En offentlig adresse er synlig og nåbar fra resten av internett. En privat adresse gjelder bare inne på ett lokalt nett, og flere husstander kan bruke de samme private adressene uten at det kolliderer.

NAT er broen mellom de to: ut fra nettet brukes den offentlige, inne på nettet de private.

Den faste feilslutningen: å tro at en privat adresse er «hemmelig» eller sikker i seg selv. Den er bare ikke nåbar utenfra uten videre — det er en bivirkning, ikke et sikkerhetstiltak.

Ruteren fører en tabell over hvilken intern enhet som startet hvilken samtale, slik at svaret kan sendes til riktig maskin når det kommer tilbake.

Uten tabellen ville ruteren fått et svar adressert til husstandens ene offentlige adresse og ikke visst hvem av de tolv enhetene det tilhørte.

Den faste feilslutningen: å tro at NAT bare bytter adresse. Det er oppslaget på vei tilbake som gjør teknikken brukbar.

Ruteren en maskin sender til når mottakeren ligger utenfor det lokale nettet.

Adressen til standard gateway er en av opplysningene DHCP deler ut sammen med IP-adressen.

Den faste feilslutningen: å blande standard gateway med navnetjeneren. Begge adressene kommer fra DHCP i samme svar, men den ene er «hvor sender jeg pakker som skal ut», den andre er «hvem spør jeg om navn».

Ikke bare en IP-adresse, men en hel oppstartspakke: IP-adresse, nettmaske, standard gateway og adressen til en navnetjener.

Alle fire er nødvendige for at maskinen skal kunne bruke nettet: adressen for å bli nådd, masken for å vite hva som er lokalt, gatewayen for alt som ikke er det, og navnetjeneren for å kunne slå opp navn.

Den faste feilslutningen: å tro at DHCP bare gir en adresse. Nettmasken alene er nok til at oppsettet ikke virker uten den.

Maskinen som spør, har verken egen adresse eller kjennskap til hvem som kan svare. Den kan derfor ikke sende til noen bestemt.

Løsningen er å sende til kringkastingsadressen, som alle på subnettet mottar, og la den som kan svare, gjøre det.

Den faste feilslutningen: å tro at maskinen «vet om» ruteren på forhånd. Den vet ingenting før den har fått svar.

Spørsmålet går først til en navnetjener maskinen kjenner fra DHCP-svaret. Kan ikke den svare, går spørsmålet videre oppover og utover i et hierarki til noen kan svare for akkurat det navnet.

Svaret sendes tilbake samme vei, og mellomlagres underveis.

Den faste feilslutningen: å tro at det finnes én maskin som kjenner alle navn. Ingen gjør det; hierarkiet er selve poenget.

At et svar tas vare på en stund, slik at neste oppslag på samme navn kan besvares uten å gå videre utover i hierarkiet.

Uten mellomlagring ville hver eneste sidevisning i verden utløst et fullt oppslag, og navnetjenesten ville brutt sammen.

Den faste feilslutningen: å tro at mellomlagring gjør svaret utdatert på ubestemt tid. Hvert svar har en levetid, og når den går ut, hentes det på nytt.

At nettleseren slår opp adressene til lenkene på siden før du klikker på noen av dem, slik at klikket ikke må vente på oppslaget.

Gevinsten er de titalls millisekundene et oppslag ville tatt. Kostnaden er noen oppslag på lenker du aldri klikker på.

Den faste feilslutningen: å tro at prefetching henter selve sidene på forhånd. Den henter bare oversettelsen fra navn til adresse.

IPv4: 32 bit, altså 2³² ≈ 4,3 milliarder adresser til hele verden.

IPv6: 128 bit, altså 2¹²⁸ adresser — et tall det ikke er mulig å ha noen intuisjon om, og som i praksis avslutter adressemangelen.

Den faste feilslutningen: å tro at IPv6-adressen er 64 bit fordi det er en dobling. Den er fire ganger så lang, ikke dobbelt.

Den gjør ikke nettet raskere. Den krypterer ikke trafikken i seg selv. Den fjerner ikke behovet for ruting.

Den løser ett problem: adressemangelen.

Den faste feilslutningen — og en av de mest brukte distraktorene i seksjon 4: å tilskrive en nyere versjon alle slags forbedringer. Farten bestemmes av linjene, sikkerheten av egne mekanismer, og ruting er nettverkslagets oppgave uansett.

Begge svarer på adressemangelen, men på hver sin måte.

NAT lar mange dele én adresse. Det er en omgåelse, og den virker godt nok til at problemet aldri ble akutt.

IPv6 gjør at det finnes nok adresser til alle. Det er løsningen.

Den faste feilslutningen: å bytte om de to i en koblingsoppgave. Spør deg om påstanden handler om å dele eller om å ha nok.

Den opprinnelige maskinen innholdet kommer fra — den som et innholdsnett lager kopier av.

Uten kopier måtte den svare alle brukerne i verden alene.

Den faste feilslutningen: å tro at et innholdsnett erstatter opprinnelsestjeneren. Den finnes fortsatt; den blir bare avlastet.

De store linjene mellom landsdeler og land — motorveiene i internett.

Et innholdsnett sparer kjernenettet fordi innholdet krysser de store linjene én gang til hver kopi, i stedet for én gang per bruker.

Den faste feilslutningen: å overse denne gevinsten fordi den ikke merkes av den enkelte brukeren. Den er en av hovedgrunnene til at innholdsnett finnes.

Et innholdsnett ligger ute i nettet og tjener mange brukere. Det hjelper første gang du besøker siden, så lenge noen andre i nærheten har bedt om det samme før.

Den faste feilslutningen: å behandle dem som samme sak fordi begge er kopier av innhold. Antallet brukere de betjener, er hele forskjellen.

En liten bit av en videostrøm, typisk noen få sekunder, som hentes for seg og spilles i rekkefølge.

Oppdelingen er det som gjør det mulig å bytte kvalitet underveis: hvert nytt segment kan hentes i et annet nivå enn det forrige.

Den faste feilslutningen: å tro at hele filmen lastes ned før avspilling starter. Da ville en to timers film krevd flere minutters venting.

Hvert segment finnes i flere kvaliteter. Klienten måler hvor fort forrige segment kom, og ber om neste i en kvalitet linja klarer.

Det er derfor bildet noen ganger blir uskarpt et par sekunder før det klarner: tjenesten valgte lavere kvalitet framfor pause.

Den faste feilslutningen: å tro at tjeneren bestemmer kvaliteten. Det er avspilleren hos deg som vet hvordan linja oppfører seg akkurat nå.

To grunner: et segment som mangler biter, kan ikke spilles i det hele tatt, og avspilleren har flere sekunder buffer, slik at en omsending ikke merkes.

Da er det ingen grunn til å velge en transport uten pålitelighet.

Den faste feilslutningen — en av de mest brukte distraktorene: å svare UDP fordi «video må gå fort». Det gjelder sanntids videosamtale, ikke strømming fra en tjeneste.

De sekundene med video som allerede er hentet, men ennå ikke spilt.

Bufferen er grunnen til at strømming tåler både omsendinger og korte svingninger i linja uten at bildet stopper.

Den faste feilslutningen: å tro at buffer er det samme som mellomlager. Bufferen holder det som skal spilles straks; et mellomlager holder det som kanskje trengs igjen.

Samme slags data, to helt ulike situasjoner:

At en tildelt adresse gjelder i et bestemt tidsrom og må fornyes.

Uten tidsbegrensning ville adresser blitt låst til enheter som for lengst har koblet seg fra, og puljen ville gått tom.

Den faste feilslutningen: å tro at en maskin beholder samme adresse for alltid. Den kan få en annen neste gang den kobler seg til.

Fire av de seks handler om adresser — NAT, DHCP, DNS og IPv6 — og det er derfor koblingsoppgaven i denne sjangeren er vanskeligere enn den ser ut.

Skillet er hvilket adresseproblem hver løser: å dele en (NAT), å få en (DHCP), å finne en ut fra et navn (DNS), å ha nok av dem (IPv6).

Den faste feilslutningen: å lete etter forskjellen i hva tjenestene heter. Let i hvilket problem de løser.

Alle seks bygger på at én part spør og en annen svarer, men rollene er ikke alltid de opplagte.

I strømming er det klienten som velger kvalitet, ikke tjeneren. I DHCP er det klienten som kringkaster spørsmålet før den har adresse. I navneoppslag er klienten den som starter, og hierarkiet svarer.

Den faste feilslutningen: å anta at tjeneren styrer alt. Flere av eksamensoppgavene i sjangeren tester nettopp hvem som tar avgjørelsen.

Alle seks tjenestene i dette kapitlet hører til applikasjonslaget, med ett unntak: IPv6 er en adresseprotokoll og hører til nettverkslaget.

Det er verdt å ha klart, fordi en oppgave gjerne blander lag-spørsmål og tjeneste-spørsmål i samme matrise.

Den faste feilslutningen: å plassere tjenestene i transportlaget fordi de bruker TCP eller UDP. Å bruke et lag er ikke å være i det.

IPv4 gikk tom for ledige adresser i praksis for mange år siden, uten at internett sluttet å virke.

Grunnen er NAT: så lenge en hel husstand eller en hel bedrift klarer seg med én offentlig adresse, holder puljen mye lenger enn den ellers ville gjort.

Den faste feilslutningen: å tro at IPv6 måtte tas i bruk raskt fordi alt ellers ville stoppe. Omgåelsen virket for godt til det — og det er nettopp derfor overgangen har tatt lang tid.

Framgangsmåten som gjør sjangeren mekanisk:

1. Les hva problemet i beskrivelsen er — ikke hvilke ord som brukes.
2. Hold problemet opp mot de seks tjenestene og deres ene problem hver.
3. Gjør de koblingene du er sikker på først.
4. Se om de gjenstående gir seg selv når de sikre er brukt opp.
5. Sjekk om noen kategori ikke skal brukes — det er vanlig, og å tvinge den inn koster poeng.

Den faste feilslutningen: å fylle ut resten mekanisk når de første koblingene danner et mønster. Kontroller hver kobling for seg.