1 / 23

Modul 8:

Modul 8:. Ethernet Switching. Colissions. Ethernet = zdieľateľné médium – v danom momente vysiela jeden uzol; pridanie uzla spôsobí: väčšie požiadavky na šírku pásma a prietok médiom; väčšia pravdepodobnosť kolízie (viac opakovaných prenosov);

taurus
Download Presentation

Modul 8:

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Modul 8: Ethernet Switching

  2. Colissions • Ethernet = zdieľateľné médium – v danom momente vysiela jeden uzol; • pridanie uzla spôsobí: • väčšie požiadavky na šírku pásma a prietok médiom; • väčšia pravdepodobnosť kolízie (viac opakovaných prenosov); • riešenie: vložiť zariadenia, ktoré rozdelí sieť na segmenty, do izolovaných kolíznych domén.

  3. Bridge • dvojportové zariadenie; • rozdelí sieť len na dve nezávislé kolízne domény; • nerozdeľuje logickú (broadcastovú) doménu; • sieť bez zariadenia s logickou adresou (napr. routera) = rovnaký logický adresný priestor; • posielanie paketov - na základe MAC adries a príslušných portov; • logické (IP) adresy - nepodstatné pre posielanie paketov v rámci LAN siete.

  4. Layer 2 bridging • bridge (práve zapojený do siete) - prázdna tabuľka MAC adries; • čaká na posielanie paketov z jednotlivých segmentov; • prenos - vysielajúca aj prijímacia stanica sú dostupné; • bridge prijaté údaje na svojom porte začne spracovávať; • v rámci jednej kolíznej domény posielané pakety spracováva aj prijímač aj bridge; • do tabuľky pridá - zdrojová adresa uvedená v rámci (nie cieľová!!!); • v tabuľke - MAC adresa a príslušný port, cez ktorý údaj prišiel; • ak cieľová MAC adresa nie je v premosťovacej tabuľke - údaje sa pošlú do obidvoch segmentov; • cieľová adresa v rámci < > MAC adrese stanice - rámec odmietne; • cieľová adresa rámca v premosťovacej tabuľke - rámec sa pošle portom uvedeným pri MAC adrese do príslušného segmentu;

  5. Switch • - rýchlejšie zariadenie s väčším počtom portov ako bridge; • 1 port = 1 kolízna doména; • dynamicky vytvára a spravuje tabuľku pamäte adresovateľnej podľa obsahu (Content-Addressable Memory, CAM) - MAC informácie pre všetky porty; • prepojenie switch – 1 uzol = kolízna doména s dvoma uzlami (switch a stanica) - tvoria mikrosegment; • krútená dvojlinka: • 1 pár na vysielanie a 1 na príjem signálov; • súčasné posielanie a vysielanie signálov (plne duplexná komunikácia); • zdvojnásobenie výkonu siete; • odstránenie kolíznych domén. • port uplink – slúži na pripojenie ďalšieho switcha alebo hubu.

  6. CAM • pamäť - porovnáva prichádzajúce údaje so svojimi pôvodnými; • „hľadá“ port k príslušnej MAC adrese; • ak sa údaje uložia do pamäte, vrátia sa príslušnej adrese; • ASIC (Application-specific Intergrated Circuit) • obsahuje integrovaný obvod; • dovoľuje, aby niektoré softvérové aplikácie sa vykonávali v hardvéri; • znižuje tým oneskorenie prenosu; • umožňuje switchu rýchlejší prenos bitov.

  7. Latency • oneskorenie, ktoré vzniká od momentu, keď prvé bity rámca opúšťajú vysielajúcu stanicu až po čas, keď prvá časť rámca dôjde k cieľovému zariadeniu; • ovplyvňujúce faktory: • typ prenosového média (max. rýchlosť siete); • elektronika spracujúca signály počas prenosu (oneskorenie v obvodoch); • rozhodnutie softvéru pri zavedení prepínania paketov a protokolov (softvérové omeškanie);

  8. Switch modes • režimy prepínania: • priebežnom prepínaní (cut–through); • symetrické prepínanie; • „ulož a pošli“ (store-to-forward); • prepínanie s obmedzením pre malé rámce (fragment-free);

  9. Cut–through • prichádzajúci rámec sa prepína na výstupný port hneď po doručení prvých bitov spolu s cieľovou MAC adresou a po zistení príslušného výstupného portu; • vysielanie rámca cez port sa začne ešte pred prijatím celého rámca na vstupný port; • oba porty, cieľový aj zdrojový, musia pracovať s rovnakou šírkou pásma (t.j. symetrické prepínanie); • switch neoveruje kontrolný súčet.

  10. Store-to-forward • rámec najskôr načíta do pamäte a uloží; • switch po uložení overí kontrolný súčet; • FCS nesprávny: • switch rámec zruší; • nešíri rámec do iného segmentu; • na základe MAC adresy a portu v tabuľke switcha, sa po kontrole FCS celý rámec pošle výstupným portom do príslušného segmentu; • rýchlosť posielania bitov zdrojového a cieľového portu sa nemusí zhodovať, lebo sa rámec neposiela priebežne (asymetrické prepínanie); • v komunikácii klient/server.

  11. Fragment-free • najprv sa prečíta prvých 64 oktetov (hlavička rámca i MAC adresa); • zistí sa, či nedošlo k výskytu krátkeho rámca; • rámec sa pošle skôr ako switch prečíta údajové pole a kontrolný súčet; • overí sa správnosť adresácie; • informácie LLC protokolu dohliadajú na to, že údaje budú doručené správnemu cieľovému zariadeniu;

  12. Latency - switching • najkratšia - cut-through; • najväčšia - store-to-forward.

  13. Switching loops • sieť s použitím switchov: • zvyčajne majú prebytočné cesty; • prenos – spoľahlivejší; • počíta sa s chybami v sieti; • možný vznik prepínacích okruhov; • zdroj zahltenia siete;

  14. Spanning-Tree Protocol (STP) • smerovací protokol; • vytvára logickú hierarchickú stromovú architektúru bez okruhov; • lokálny switch s protokolom STP, posiela zo všetkých svojich portov protokolové dátové jednotky bridgov (Bridge Protokol Data Units), ktoré zamedzujú tvorbe okruhov; • pri vytvorení okruhu: • zablokuje sa jeden port alebo všetky porty, ktoré vytvorili paralelné zapojenie; • zaistí sa, že každý lokálny segment bude prístupný z každého uzlu práve jednou cestou;

  15. Ports with STP • stav: • blokovanie; • počúvanie; • učenie sa; • posielania paketov; • nečinný; • zo stavu inicializácie - do stavu blokovania; • zo stavu blokovania - z neho do stavu počúvania a postupnou zmenou stavu až do stavu posielania paketov. • do stavu nečinnosti - z ktoréhokoľvek vyššie uvedeného stavu.

  16. Shared media environments • siete - niekoľko typov prostredia; • prostredie zdieľaného prenosového média- na jedno prenosové médium majú povolený prístup viaceré stanice; • prostredie rozšíreného zdieľaného média - sieťové zariadenia, ktoré umožňujú viacnásobný prístup k médiu alebo dokonca predlžujú kábel; • poit-to-point sieťové prostredie: • pripojenie dialup, (dve zariadenia); • napr. prepojenie počítača s poskytovateľom Internetu pomocou modemu a telefónnej linky;

  17. Collision domains I. • vzniká zapojením niekoľkých počítačov na jedno zdieľané médium bez ďalších sieťových zariadení; • časť siete, v ktorej sa šíri kolízia; • po vzniku kolízie - všetky prenosy sa zastavia na určitý náhodný čas určený backoff algoritmom pre všetky sieťové zariadenia; • rozdelenie kolíznej domény na menšie časti: • pre každý port je jedna kolízna doména • zariadenia na druhej vrstvy OSI modelu; • zariadenia tretej vrstve OSI modelu; • segmentácia: • rozdelenie kolíznej domény na segmenty; • výhoda: kolízia z jedného segmentu, sa nerozšíri do ďalších segmentov.

  18. KO1 KO2 KO3 1xKO Collision domains II.

  19. Physical layer - collisions • zariadenia fyzickej vrstvy • rozširujú počet pripojených zariadení v sieti; • signály len zosilňujú a nezasahujú do prístupu k médiu; • počet kolízii je omnoho vyšší ako v sieťach s bridgom, switchom alebo routrom; • v sieti s repeatermi platí pravidlo 5-4-3: • narušením sa môže zvýšiť maximálna hodnota oneskorenia šírenia signálu); • dodržiavanie pravidla - čas prenosu signálu celým systémom medzi dvoma komunikujúcimi zariadeniami sa nezvýši (round-trip delay);

  20. Layer 2 broadcasts • komunikácia kolíznych domén: • broadcastovým a multicastovým rámcom linkovej vrstvy OSI modelu. • vysielajú ich pracovné stanice, routre a multicastové aplikácie; • zabezpečujú protokoly; • správa všetkým hostom v sieti - broadcastový rámec s MAC adresou 0xFFFFFFFFFFFF; • broadcastové „žiarenie“: • zhromažďovanie broadcastových a multicastových prenosov; • nadmerným nahromadením vzniká „záplava“ siete (bráni akémukoľvek prenosu údajov); • nepovolí žiadne sieťové pripojenie; • všetky prebiehajúce procesy sa zastavia; • výkon počítačov sa výrazne zníži; • sieť so switchmi - veľká pravdepodobnosť vzniku „záplavy“. • klientské stanice vysielajú ARP žiadosti (Address Resolution Protocol), keď potrebujú zistiť MAC adresu, ktorá sa nenachádza v ARP tabuľke.

  21. Broadcast Domains • tvorená skupinou kolíznych domén, ktoré sú navzájom prepojené zariadeniami druhej vrstvy OSI modelu; • zariadenia posielajú broadcast, ktorý prijímajú všetky zariadenia v jednej broadcastovej doméne; • riadenie prenosu: • nie je to funkcia zariadení druhej vrstvy; • funkcia zariadení sieťovej vrstvy (napr. routra): • oddeľujú jednotlivé broadcastové domény; • prijatý broadcast z jednej broadcastovej domény už neprepustia do inej domény. • znižuje sa počet kolízií; • zvyšuje sa šanca, že údaje dôjdu k cieľu; • všetky napojené kolízne domény spracovávajú rovnaký broadcastový rámec.

  22. Router pracuje na 3 vrstvách: • 1. vrstva • fyzické prepojenie (prenos údajov fyzickým médiom); • 2. vrstva • zapúzdrenie na všetkých rozhraniach; • riadenie kolíznych domén; • rovnaké funkcie ako pri zariadeniach 2. vrstvy OSI modelu; • 3. vrstva • broadcastové domény; • posielanie paketov na základe logických (IP) adries mimo lokálnej siete, príp. medzi broadcastovými doménami.

  23. Data flow • tok údajov v kolíznych a broadcastových doménach je popísaný tokom rámcov; • najdôležitejšie presuny – 1. - 3. vrstva; • sieťová vrstva • logické (IP) adresy (cieľové); • zariadenia delia sieť na viacero kolíznych aj broadcastových domén; • linková vrstva • hardvérové (MAC) adresy (zdrojové aj cieľové); • filtrácia rámcov na základe MAC adries; • zariadenia delia sieť na viacero kolíznych domén; • všetky tvoria len jednu broadcastovú doménu; • fyzická vrstva • údaje sa nefiltrujú, len prenášajú; • obnovenie na pôvodnú kvalitu prenášaného signálu; • zariadenia sú v rovnakej doméne, broadcastovej aj kolíznej.

More Related