Σημειώσεις Σχεδίασης Δικτύου (Lecture 3)

Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟΥ ΣΤΗΝ ΨΗΦΙΑΚΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ ΔΙΑΛΕΞΗ 3 3. Επίπεδο ζεύξης δεδομένων Μιχάλης...

Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΑΔΙΚΤΥΟΥ ΣΤΗΝ ΨΗΦΙΑΚΗ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΑ ΔΙΑΛΕΞΗ 3 3. Επίπεδο ζεύξης δεδομένων Μιχάλης Ξευγένης, Διδάκτωρ [email protected] 1  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Αναφορές ❖ Μέρος των διαφανειών της παρουσίασης είναι εμπνευσμένο από υλικό που συνοδεύει το βιβλίο των Kurose Ross - A Top Down Approach 8th Edition 2  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Στόχοι 1. Κατανόηση των βασικών αρχών του data link επιπέδου. 2. Εξοικείωση με μηχανισμούς ανίχνευσης και διόρθωσης σφαλμάτων. 3. Κατανόηση του τρόπου διαμοιρασμού ενός καναλιού εκπομπής με χρήση πολυπλεξίας. 4. Εξοικείωση με την διευθυνσιοδότηση σε επίπεδο data link με χρήση MAC πρωτοκόλλου και αντίληψη της λειτουργίας των τοπικών δικτύων με χρήση Ethernet, VLANs. 3  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Οδικός χάρτης Μελέτη τεχνικών ανίχνευσης και διόρθωσης σφαλμάτων. Παρουσίαση πρωτοκόλλων πολλαπλής πρόσβασης. Μελέτη των LANs καθώς και της διευθυνσιοδότησης MAC και ARP. Εξοικείωση με τεχνολογίες Ethernet, Switches και VLANs. 4  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Link layer: Εισαγωγή ορολογία: mobile network ▪ hosts, routers: κόμβοι national or global ISP ▪ κανάλια επικοινωνίας που συνδέουν γειτονικούς κόμβους κατά μήκος της διαδρομής επικοινωνίας : ζεύξεις Ενσύρματες (wired) , Ασύρματες (wireless) Τοπικά δίκτυα – Local Area Networks (LANs) ▪ layer-2 πακέτα: πλαίσιο (frame), datacenter network ενθυλακώνει το datagram Το link layer είναι υπεύθυνο για την μεταφορά του datagram από τον ένα enterprise network κόμβο σε ένα φυσικά γειτονικό κόμβο μέσω ζεύξης Link Layer 5  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Data Link layer ▪ Μεταφέρει datagram μέσω διαφορετικών πρωτοκόλλων σύνδεσης (link layer protocol) σε διαφορετικές συνδέσεις : π.χ., WiFi η πρώτη ζεύξη, Ethernet η άλλη ▪ κάθε πρωτόκολλο σύνδεσης παρέχει διαφορετικές υπηρεσίες π.χ., μπορεί να παρέχει ή να μην παρέχει αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων μέσω της ζεύξης Link Layer 6  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Επίπεδο σύνδεσης: υπηρεσίες ▪ πλαισίωση, πρόσβαση στη σύνδεση:... Ενθυλάκωση του datagram σε πλαίσιο,... προσθέτοντας επικεφαλίδα, τρέιλερ πρόσβαση στο κανάλι αν πρόκειται για κοινό Καλωδιακή πρόσβαση μέσο Οι διευθύνσεις "MAC" στις επικεφαλίδες των πλαισίων προσδιορίζουν την πηγή, τον προορισμό (διαφορετικές από τη διεύθυνση IP!) ▪ αξιόπιστη παράδοση μεταξύ γειτονικών κυτταρικό κόμβων σπάνια χρησιμοποιείται σε συνδέσεις χαμηλού σφάλματος bit LANs Ethernet ασύρματες συνδέσεις: υψηλά ποσοστά σφαλμάτων WiFi  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Επίπεδο σύνδεσης: υπηρεσίες (περισσότερα) ▪ έλεγχος ροής:... βηματισμός μεταξύ γειτονικών κόμβων... αποστολής και λήψης ▪ ανίχνευση σφαλμάτων: Καλωδιακή πρόσβαση σφάλματα που προκαλούνται από εξασθένηση του σήματος, θόρυβο. ο δέκτης ανιχνεύει σφάλματα, σηματοδοτεί επαναμετάδοση ή απορρίπτει το πλαίσιο ▪ διόρθωση σφαλμάτων: ο δέκτης εντοπίζει και διορθώνει σφάλματα bit κυτταρικό χωρίς επαναμετάδοση ▪ half-duplex και full-duplex: Ethernet LANs με half duplex, οι κόμβοι και στα δύο άκρα της ζεύξης μπορούν να εκπέμπουν, αλλά όχι ταυτόχρονα WiFi  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Υλοποίηση στρώματος σύνδεσης υποδοχής ▪ Βρίσκεται σε κάθε host ▪ επίπεδο σύνδεσης που υλοποιείται στο τσιπ ή στην κάρτα διασύνδεσης δικτύου network interface card (NIC) εφαρμογή μεταφορά cpu μνήμη υλοποιεί σύνδεση, φυσικό επίπεδο δίκτυο σύνδεσμος ▪ συνδέεται στους διαύλους δίαυλος υποδοχής συστήματος του κεντρικού σύνδεσμος ελεγκτής (π.χ. PCI) υπολογιστή φυσική φυσική ▪ συνδυασμός hardware (υλικού), λογισμικού (software), διεπαφή δικτύου υλικολογισμικού (firmware)  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Διεπαφές που επικοινωνούν εφαρμογή εφαρμογή μεταφορά μεταφορά cpu μνήμη μνήμη CPU datagram δίκτυο δίκτυο σύνδεσμος σύνδεσμος σύνδεσμοςh datagram ελεγκτής ελεγκτής datagram σύνδεσμος σύνδεσμος φυσική φυσική φυσική φυσική πλευρά αποστολής: πλευρά λήψης: ▪ Ενθυλακώνει το datagram σε ▪ αναζητά σφάλματα, αξιόπιστη πλαίσιο μεταφορά δεδομένων, έλεγχο ▪ προσθέτει bits ελέγχου σφαλμάτων, ροής κ.λπ. αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων, ▪ εξάγει το datagram, περνάει στο έλεγχο ροής κ.λπ. ανώτερο στρώμα στην πλευρά του παραλήπτη  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Μεταγωγή κυκλώματος - Μεταγωγή πακέτου Μεταγωγή κυκλώματος Μεταγωγή πακέτου ❖ Αποκλειστική διάθεση πόρων ❖ Μη αποκλειστική διάθεση ❖ Προκαθορισμένη διαδρομή του μέσου από άκρο σε άκρο ❖ Δυνατότητα μετάδοσης μόνο ❖ Εγγυήσεις ποιότητας όταν υπάρχει ανάγκη ❖ Σε περιπτώσεις μη ❖ Δυνατότητα δυναμικής μετάδοσης, το μέσο αναδρομολόγησης παραμένει αχρησιμοποίητο πληροφορίας κατά τη διάρκεια της μετάδοσης ❖ Ανταγωνισμός για το μέσο ❖ Στατιστική πολυπλεξία: πολλές συνδέσεις μπορούν να μοιράζονται ταυτόχρονα 11 το ίδιο μέσο μετάδοσης  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Ανίχνευση σφαλμάτων EDC: bits ανίχνευσης και διόρθωσης σφαλμάτων (π.χ. πλεονασμός) D: δεδομένα που προστατεύονται από έλεγχο σφαλμάτων, μπορεί να περιλαμβάνουν πεδία επικεφαλίδας Η ανίχνευση σφαλμάτων δεν είναι 100% datagram datagram αξιόπιστη! διαφορετικά ▪ το πρωτόκολλο όλα bits στο D' N μπορεί να χάσει OK ανιχνεύεται κάποια σφάλματα, ? σφάλμα d data bits αλλά σπάνια D EDC D' EDC' ▪ το μεγαλύτερο πεδίο σύνδεση επιρρεπής EDC αποδίδει σε σφάλματα bit καλύτερη ανίχνευση και διόρθωση  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Έλεγχος ισοτιμίας Μπορεί να ανιχνεύσει και να ισοτιμία ενός bit: διορθώσει σφάλματα (χωρίς ▪ ανίχνευση σφαλμάτων ενός bit αναμετάδοση!) ▪ δισδιάστατη ισοτιμία: 0111000110101011 1 ανίχνευση και διόρθωση d bits σφαλμάτων ενός bit δεδομένων ισοτιμία σειράς bit ισοτιμίας d1,1... d1,j d1,j+1 Ζυγή/περιττή ισοτιμία: ρυθμίστε το d2,1... d2,j d2,j+ bit ισοτιμίας ώστε να υπάρχει ζυγός/περιττός αριθμός 1.......... 1... di,1... di,j di,j+1 Στο δέκτη: στήλη ισοτιμία di+1,1... ▪ υπολογισμός της ισοτιμίας των di+1,j di+1,j+ 1 d ληφθέντων bits ▪ σύγκριση με το λαμβανόμενο δεν υπάρχουν 1 0 1 0 1 1 ανιχνεύεται 101011 bit ισοτιμίας - εάν είναι 11110 0 και 101100 ισοτιμία σφάλματα: διορθώσιμο σφάλμα διαφορετικό από το σφάλμα 01110 1 single-bit 011101 10101 0 σφάλμα: 101010 που ανιχνεύεται ισοτιμία σφάλμα  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Άθροισμα ελέγχου στο Διαδίκτυο (Internet checksum) Στόχος: ανίχνευση σφαλμάτων (π.χ. αναποδογυρισμένα bits) στο μεταδιδόμενο τμήμα αποστολέας: δέκτη: ▪ να αντιμετωπίζει τα ▪ υπολογισμός του αθροίσματος ελέγχου περιεχόμενα του τμήματος του ληφθέντος τμήματος UDP (συμπεριλαμβανομένων των πεδίων επικεφαλίδας UDP και των ▪ έλεγχος αν το υπολογισμένο άθροισμα διευθύνσεων IP) ως ακολουθία ελέγχου ισούται με την τιμή του ακεραίων αριθμών 16 bit πεδίου αθροίσματος ελέγχου: ▪ άθροισμα ελέγχου: πρόσθεση δεν είναι ίσο - εντοπίστηκε σφάλμα (άθροισμα του συμπληρώματος ίσο - δεν εντοπίστηκε σφάλμα. Αλλά του ενός) του περιεχομένου του ίσως σφάλματα παρ' όλα αυτά; τμήματος Περισσότερα αργότερα.... ▪ τιμή checksum στο πεδίο UDP checksum  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Κυκλικός έλεγχος πλεονασμού (CRC) ▪ ισχυρότερη κωδικοποίηση ανίχνευσης σφαλμάτων ▪ D: bits δεδομένων (δεδομένο, σκεφτείτε τα ως δυαδικό αριθμό) ▪ G: μοτίβο bit (γεννήτρια), των r+1 bit (δεδομένο, καθορίζεται στο πρότυπο CRC) r CRC bits d data bits D R bits για αποστολή = D*2r XOR R τύπος για αυτά τα bits αποστολέας: υπολογίζει r CRC bits, R, έτσι ώστε να διαιρείται ακριβώς από το G (mod 2) ο δέκτης γνωρίζει το G, διαιρεί το με το G. Αν το υπόλοιπο είναι διάφορο του μηδενός: εντοπίστηκε σφάλμα! μπορεί να ανιχνεύσει όλα τα σφάλματα ριπής μικρότερα από r+1 bits χρησιμοποιούνται ευρέως στην πράξη (Ethernet, 802.11 WiFi)  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Έλεγχος κυκλικού πλεονασμού (CRC): παράδειγμα Ο αποστολέας θέλει να G 1 0 1 011 υπολογίσει το R έτσι ώστε: 1001 101110 000 D 2. r XOR R = nG 1001 101 D * 2r (εδώ, r=3)... ή ισοδύναμα (XOR R και στις δύο 000 πλευρές): 1010 D 2. r = nG XOR R 1001 110... που λέει: 000 αν διαιρέσουμε το D 2. r με το G, 1100 θέλουμε το υπόλοιπο R να 1001 ικανοποιεί: 1010 D 2.r 1001 R = υπόλοιπο [ ] αλγόριθμος για 011 G υπολογισμός του R R  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Σύνδεσμοι πολλαπλής πρόσβασης, πρωτόκολλα δύο είδη "συνδέσμων": ▪ point-to-point σύνδεση σημείο-προς-σημείο μεταξύ μεταγωγέα Ethernet, κεντρικού υπολογιστή PPP για dial-up πρόσβαση ▪ εκπομπή (κοινόχρηστο καλώδιο ή μέσο) Ethernet παλαιάς κοπής upstream HFC σε δίκτυο πρόσβασης με καλώδιο 802.11 ασύρματο LAN, 4G/4G. δορυφόρος κοινόχρηστο καλώδιο κοινόχρηστο κοινόχρηστο κοινόχρηστο άνθρωποι σε κοκτέιλ πάρτι (π.χ., ραδιόφωνο: 4G/5G ραδιόφωνο: WiFi ραδιόφωνο: δορυφορικό (κοινόχρηστος αέρας, καλωδιωμένο Ethernet) ακουστικό)  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Πρωτόκολλα πολλαπλής πρόσβασης ▪ ενιαίο κοινό κανάλι εκπομπής ▪ δύο ή περισσότερες ταυτόχρονες μεταδόσεις από κόμβους: παρεμβολή σύγκρουση εάν ο κόμβος λαμβάνει δύο ή περισσότερα σήματα ταυτόχρονα πρωτόκολλο πολλαπλής πρόσβασης ▪ κατανεμημένος αλγόριθμος που καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο οι κόμβοι μοιράζονται το κανάλι, δηλαδή καθορίζει πότε ο κόμβος μπορεί να μεταδώσει ▪ η επικοινωνία σχετικά με την κοινή χρήση του καναλιού πρέπει να χρησιμοποιεί το ίδιο το κανάλι! δεν υπάρχει κανάλι εκτός ζώνης για συντονισμό  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Πρωτόκολλα MAC: ταξινόμηση τρεις μεγάλες κατηγορίες: ▪ διαμερισμός καναλιών διαίρεση του καναλιού σε μικρότερα "κομμάτια" (χρονοθυρίδες, συχνότητα, κώδικας) εκχώρηση κομματιού σε κόμβο για αποκλειστική χρήση ▪ τυχαία πρόσβαση Κανάλι δεν είναι διαιρεμένο, επιτρέψτε συγκρούσεις "ανακάμπτει" από συγκρούσεις ▪ "taking turns" οι κόμβοι εναλλάσσονται, αλλά οι κόμβοι που έχουν περισσότερα να στείλουν μπορούν να εναλλάσσονται περισσότερο Πολυπλεξία Πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας (FDM) Συχνότητα Χρόνος Πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου (TDM) Συχνότητα Χρόνος 20  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Πρωτόκολλα MAC με καταμερισμό καναλιού: TDMA TDMA: πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης χρόνου ▪ πρόσβαση στο κανάλι σε "γύρους" ▪ κάθε σταθμός λαμβάνει υποδοχή σταθερού μήκους (μήκος = χρόνος μετάδοσης πακέτων) σε κάθε γύρο ▪ οι αχρησιμοποίητες υποδοχές μένουν αδρανείς ▪ παράδειγμα: LAN 6 σταθμών, οι 1,3,4 έχουν πακέτα προς αποστολή, οι υποδοχές 2,5,6 είναι αδρανείς. 6 υποδοχών 6 υποδοχών πλαίσιο πλαίσιο 1 3 4 1 3 4  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Πρωτόκολλα MAC με καταμερισμό καναλιού: FDMA FDMA: πολλαπλή πρόσβαση με διαίρεση συχνότητας ▪ φάσμα καναλιών χωρισμένο σε ζώνες συχνοτήτων ▪ σε κάθε σταθμό εκχωρείται σταθερή ζώνη συχνοτήτων ▪ αχρησιμοποίητος χρόνος μετάδοσης σε ζώνες συχνοτήτων που μένουν αδρανείς ▪ παράδειγμα: τοπικό δίκτυο 6 σταθμών, οι 1,3,4 έχουν πακέτο προς αποστολή, οι ζώνες συχνοτήτων 2,5,6 σε αδράνεια ζώνες συχνοτήτων Καλώδιο FDM  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Πρωτόκολλα τυχαίας πρόσβασης ▪ όταν ο κόμβος έχει πακέτο να στείλει εκπομπή με πλήρη ρυθμό δεδομένων του καναλιού R κανένας εκ των προτέρων συντονισμός μεταξύ των κόμβων ▪ δύο ή περισσότερους κόμβους εκπομπής: "σύγκρουση" ▪ το πρωτόκολλο τυχαίας πρόσβασης καθορίζει: πώς να ανιχνεύετε συγκρούσεις τον τρόπο ανάκτησης από συγκρούσεις (π.χ. μέσω καθυστερημένων αναμεταδόσεων) ▪ παραδείγματα πρωτοκόλλων MAC τυχαίας πρόσβασης: ALOHA, με εγκοπές ALOHA CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Με αυλακώσεις ALOHA - Slotted ALOHA λειτουργία: t0 t0 +1 ▪ όταν ο κόμβος λαμβάνει νέο παραδοχές: πλαίσιο, μεταδίδει στην επόμενη σχισμή ▪ όλα τα πλαίσια έχουν το ίδιο μέγεθος αν δεν υπάρχει σύγκρουση: ο κόμβος μπορεί να στείλει νέο ▪ χρόνος διαιρεμένος σε ίσου πλαίσιο στην επόμενη σχισμή μεγέθους σχισμές (χρόνος μετάδοσης 1 πλαισίου) εάν σύγκρουση: ο κόμβος αναμεταδίδει το πλαίσιο σε ▪ οι κόμβοι αρχίζουν να μεταδίδουν κάθε επόμενη σχισμή με μόνο την αρχή της σχισμής πιθανότητα p μέχρι την ▪ οι κόμβοι συγχρονίζονται επιτυχία ▪ εάν 2 ή περισσότεροι κόμβοι μεταδίδουν στη σχισμή, όλοι οι κόμβοι ανιχνεύουν σύγκρουση τυχαιοποίηση - γιατί;  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Με αυλακώσεις - Slotted ALOHA κόμβος 1 1 1 1 1 κόμβος 2 2 2 2 C: σύγκρουση S: επιτυχία κόμβος 3 3 3 3 Ε: άδειο C E C S E C E S S Πλεονεκτήματα: Μειονεκτήματα: ▪ ένας μόνο ενεργός κόμβος μπορεί ▪ συγκρούσεις, σπατάλη χρονοθυρίδων να μεταδίδει συνεχώς με πλήρη ▪ κενές θέσεις ρυθμό του καναλιού ▪ οι κόμβοι μπορεί να είναι σε θέση να ▪ εξαιρετικά αποκεντρωμένη: μόνο ανιχνεύσουν τη σύγκρουση σε λιγότερο οι υποδοχές στους κόμβους πρέπει να είναι συγχρονισμένες από το χρόνο μετάδοσης του πακέτου ▪ απλό ▪ συγχρονισμός ρολογιού  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Slotted ALOHA : αποδοτικότητα αποδοτικότητα: μακροχρόνιο κλάσμα επιτυχημένων χρονοθυρίδων (πολλοί κόμβοι, όλοι με πολλά πλαίσια προς αποστολή) ❖ας υποθέσουμε: Ν κόμβοι με πολλά πλαίσια προς αποστολή, καθένας εκπέμπει σε σχισμή με πιθανότητα p ▪ πιθανότητα επιτυχίας του συγκεκριμένου κόμβου σε μια υποδοχή = p(1-p)N-1 ▪ πιθανότητα επιτυχίας οποιουδήποτε κόμβου = Np(1-p)N-1 ▪ μέγιστη αποδοτικότητα: βρείτε το p* που μεγιστοποιεί το Np(1-p)N-1 ▪ για πολλούς κόμβους, πάρτε το όριο του Np*(1-p*)N-1 καθώς το N πηγαίνει στο άπειρο, δίνει: μέγιστη απόδοση = 1/e = 0,37 ❖στην καλύτερη περίπτωση: το κανάλι χρησιμοποιείται για χρήσιμες μεταδόσεις στο 37% του χρόνου!  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής CSMA (πολλαπλή πρόσβαση με αίσθηση φέροντος) απλό CSMA: ακρόαση πριν από τη μετάδοση: εάν το κανάλι ανιχνεύεται αδρανές: μετάδοση ολόκληρου του πλαισίου αν το κανάλι ανιχνεύσει ότι είναι κατειλημμένο: αναβολή της μετάδοσης ▪ ανθρώπινη αναλογία: μην διακόπτετε τους άλλους! CSMA/CD: CSMA με ανίχνευση σύγκρουσης εντοπισμός συγκρούσεων σε σύντομο χρονικό διάστημα ματαίωση συγκρουόμενων μεταδόσεων, μειώνοντας τη σπατάλη καναλιού εύκολη ανίχνευση σύγκρουσης σε ενσύρματο, δύσκολη σε ασύρματο δίκτυο ▪ ανθρώπινη αναλογία: ο ευγενικός συνομιλητής  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής CSMA: συγκρούσεις χωρική διάταξη των κόμβων ▪ οι συγκρούσεις μπορεί να εξακολουθούν να συμβαίνουν με την ανίχνευση φέροντος: η καθυστέρηση διάδοσης σημαίνει ότι δύο κόμβοι μπορεί να μην ακούσουν ο ένας την εκπομπή που μόλις ξεκίνησε ο άλλος ▪ σύγκρουση: ολόκληρος ο χρόνος μετάδοσης του πακέτου σπαταλιέται η απόσταση και η καθυστέρηση διάδοσης παίζουν ρόλο στον καθορισμό της πιθανότητας σύγκρουσης  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής CSMA/CD: χωρική διάταξη των κόμβων ▪ Το CSMA/CD μειώνει το χρόνο που χάνεται σε συγκρούσεις διακοπή μετάδοσης λόγω ανίχνευσης σύγκρουσης  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Αλγόριθμος Ethernet CSMA/CD 1. Το Ethernet λαμβάνει datagram από το επίπεδο δικτύου, δημιουργεί πλαίσιο 2. Εάν το Ethernet ανιχνεύει το κανάλι: αν είναι σε αδράνεια: έναρξη μετάδοσης πλαισίου. εάν είναι απασχολημένο: περιμένετε μέχρι να αδρανοποιηθεί το κανάλι, κατόπιν μεταδίδετε 3. Εάν ολόκληρο το πλαίσιο μεταδοθεί χωρίς σύγκρουση - έτοιμο! 4. Εάν εντοπιστεί άλλη μετάδοση κατά την αποστολή: διακοπή, αποστολή σήματος εμπλοκής 5. Μετά τη διακοπή, εισάγετε δυαδικό (εκθετικό) backoff: μετά την m-οστή σύγκρουση, επιλέγει τυχαία K από {0,1,2,..., 2m - 1}. Το Ethernet περιμένει K-512 φορές bit, επιστρέφει στο βήμα 2. περισσότερες συγκρούσεις: μεγαλύτερο διάστημα backoff  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Πρωτόκολλα MAC "εναλλάσσονται" πρωτόκολλα MAC με καταμερισμό καναλιών: ▪ να μοιράζονται το κανάλι αποτελεσματικά και δίκαια σε υψηλό φορτίο ▪ αναποτελεσματικό σε χαμηλό φορτίο: καθυστέρηση στην πρόσβαση στο κανάλι, 1/N εύρος ζώνης που κατανέμεται ακόμη και αν υπάρχει μόνο 1 ενεργός κόμβος! πρωτόκολλα MAC τυχαίας πρόσβασης ▪ αποδοτικό σε χαμηλό φορτίο: ένας κόμβος μπορεί να χρησιμοποιήσει πλήρως το κανάλι ▪ υψηλό φορτίο: επιβάρυνση σύγκρουσης Πρωτόκολλα "εναλλάξ" ▪ αναζητήστε το καλύτερο και από τους δύο κόσμους!  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Πρωτόκολλα MAC "εναλλάσσονται" δημοσκόπηση: ▪ ο κεντρικός ελεγκτής "προσκαλεί" άλλους κόμβους να μεταδώσουν δεδομένα δημοσκόπηση με τη σειρά τους ▪ χρησιμοποιείται συνήθως με κεντρικός "ανόητες" συσκευές δεδομένα ελεγκτής ▪ ανησυχίες: επιβάρυνση δημοσκόπησης καθυστέρηση συσκευές-πελάτες ενιαίο σημείο αποτυχίας (master) Το Bluetooth χρησιμοποιεί polling  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Πρωτόκολλα MAC "εναλλάσσονται" T πέρασμα συμβόλων: ▪ μήνυμα συμβολικού ελέγχου που μεταβιβάζεται ρητά από (τίποτα για τον ένα κόμβο στον επόμενο, αποστολή) διαδοχικά T ▪ μεταδώστε κρατώντας το κουπόνι ▪ ανησυχίες: συμβολικά έξοδα λανθάνουσα κατάσταση δεδομένα ενιαίο σημείο αποτυχίας (token)  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Περίληψη των πρωτοκόλλων MAC ▪ κατάτμηση καναλιών, ανά χρόνο, συχνότητα ή κωδικό Διαίρεση χρόνου, διαίρεση συχνότητας ▪ τυχαία πρόσβαση (δυναμική), ALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CD ανίχνευση φορέα: εύκολη σε ορισμένες τεχνολογίες (ενσύρματη), δύσκολη σε άλλες (ασύρματη) CSMA/CD που χρησιμοποιείται στο Ethernet CSMA/CA που χρησιμοποιείται στο 802.11 ▪ με τη σειρά δημοσκόπηση από τον κεντρικό τόπο, πέρασμα συμβόλων Bluetooth, FDDI, token ring  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Διευθύνσεις MAC ▪ Διεύθυνση IP 32-bit: διεύθυνση επιπέδου δικτύου για τη διασύνδεση χρησιμοποιείται για προώθηση επιπέδου 3 (επίπεδο δικτύου) π.χ.: 128.119.40.136 ▪ Διεύθυνση MAC (ή LAN ή φυσική ή Ethernet): Media Access Control (MAC) λειτουργία: χρησιμοποιείται "τοπικά" για να μεταφέρει πλαίσιο από μια διασύνδεση σε μια άλλη διασύνδεση που είναι φυσικά συνδεδεμένη (ίδιο υποδίκτυο, με την έννοια της διεύθυνσης IP). Διεύθυνση MAC 48-bit (για τα περισσότερα LAN) που εγγράφεται στη μνήμη ROM της NIC, μερικές φορές επίσης ρυθμιζόμενη από το λογισμικό. π.χ.: 1A-2F-BB-76-09-AD δεκαεξαδική σημειογραφία (βάση 16) (κάθε "νούμερο" αντιπροσωπεύει 4 bits)  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Διευθύνσεις MAC κάθε διασύνδεση στο LAN ▪ έχει μοναδική διεύθυνση MAC 48-bit ▪ έχει μια τοπικά μοναδική διεύθυνση IP 32-bit (όπως είδαμε) 137.196.7.78 1A-2F-BB-76-09-AD LAN (ενσύρματο ή ασύρματο) 71-65-F7-2B-08-53 137.196.7/24 58-23-D7-FA-20-B0 137.196.7.23 137.196.7.14 0C-C4-11-6F-E3-98 137.196.7.88  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Διευθύνσεις MAC ▪ Κατανομή διευθύνσεων MAC που διαχειρίζεται το IEEE ▪ ο κατασκευαστής αγοράζει μέρος του χώρου διευθύνσεων MAC (για να διασφαλιστεί η μοναδικότητα) ▪ αναλογία: Διεύθυνση MAC: όπως ο αριθμός κοινωνικής ασφάλισης Διεύθυνση IP: όπως η ταχυδρομική διεύθυνση ▪ Επίπεδη διεύθυνση MAC: φορητότητα μπορεί να μετακινήσει τη διασύνδεση από ένα LAN σε ένα άλλο διεύθυνση IP ανάκλησης δεν είναι φορητή: εξαρτάται από το υποδίκτυο IP στο οποίο είναι συνδεδεμένος ο κόμβος  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής ARP: πρωτόκολλο επίλυσης διευθύνσεων Ερώτηση: πώς να προσδιορίσετε τη διεύθυνση MAC της διασύνδεσης, γνωρίζοντας τη διεύθυνση IP της; Πίνακας ARP: κάθε κόμβος IP (κεντρικός ARP 137.196.7.78 υπολογιστής, δρομολογητής) στο LAN διαθέτει πίνακα 1A-2F-BB-76-09-AD Αντιστοίχιση διευθύνσεων IP/MAC ARP για ορισμένους κόμβους LAN: ARP LAN TTL (Time To Live): χρόνος μετά τον οποίο η αντιστοίχιση 58-23-D7-FA-20-B0 71-65-F7-2B-08-53 137.196.7.14 διευθύνσεων θα ξεχαστεί 137.196.7.23 ARP (συνήθως 20 λεπτά) 0C-C4-11-6F-E3-98 137.196.7.88  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Πρωτόκολλο ARP σε δράση παράδειγμα: Α θέλει να στείλει datagram στον Β Η διεύθυνση MAC του Β δεν υπάρχει στον πίνακα ARP του Α, οπότε ο Α χρησιμοποιεί ARP για να βρει τη διεύθυνση MAC του Β. Ο A εκπέμπει ερώτημα ARP, που περιέχει τον IP 1 addr του B διεύθυνση MAC προορισμού = FF-FF-FF-FF- FF-FF-FF-FF-FF Πλαίσιο Ethernet (αποστέλλεται στο FF-FF-FF-FF-FF-FF-FF-FF-FF) όλοι οι κόμβοι στο LAN λαμβάνουν ερώτημα ARP C Πηγή MAC: 71-65-F7-2B-08-53 Πηγή IP: 137.196.7.23 Πίνακας ARP στο A Διεύθυνση IP στόχου: 137.196.7.14 IP addr Προσδιορισμός MAC TTL TTL... A B 1 71-65-F7-2B-08-53 58-23-D7-FA-20-B0 137.196.7.23 137.196.7.14 D  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Πρωτόκολλο ARP σε δράση παράδειγμα: Α θέλει να στείλει datagram στον Β Η διεύθυνση MAC του Β δεν υπάρχει στον πίνακα ARP του Α, οπότε ο Α χρησιμοποιεί ARP για να βρει τη διεύθυνση MAC του Β. Μήνυμα ARP σε πλαίσιο Ethernet (αποστέλλεται στο 71-65-F7-2B-08-53) C Διεύθυνση IP στόχου: 137.196.7.14 Πίνακας ARP στο A Διεύθυνση MAC στόχου: 58-23-D7-FA-20-B0 IP addr Προσδιορισμός MAC TTL TTL... A B 2 71-65-F7-2B-08-53 58-23-D7-FA-20-B0 137.196.7.23 137.196.7.14 2 Ο Β απαντά στον Α με απάντηση ARP, δίνοντας τη D διεύθυνση MAC του.  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Πρωτόκολλο ARP σε δράση παράδειγμα: Α θέλει να στείλει datagram στον Β Η διεύθυνση MAC του Β δεν υπάρχει στον πίνακα ARP του Α, οπότε ο Α χρησιμοποιεί ARP για να βρει τη διεύθυνση MAC του Β. C Πίνακας ARP στο A IP addr Προσδιορισμός MAC TTLTTL 137.196. 58-23-D7-FA-20-B0 500 A B 7.14 71-65-F7-2B-08-53 58-23-D7-FA-20-B0 137.196.7.23 137.196.7.14 3 Ο Α λαμβάνει την απάντηση του Β, προσθέτει την εγγραφή του Β στον τοπικό του πίνακα ARP D  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Ethernet "κυρίαρχη" τεχνολογία ενσύρματου LAN: ▪ πρώτη ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία LAN ▪ απλούστερο, φτηνό ▪ συμβαδίζει με την κούρσα ταχύτητας: 10 Mbps - 400 Gbps ▪ ενιαίο τσιπ, πολλαπλές ταχύτητες (π.χ. Broadcom BCM5761) Bob Metcalfe: συν-εφευρέτης του Ethernet, 2022 ACM Turing Award αποδέκτης Σχεδιάγραμμα Ethernet του Metcalfe https://www.uspto.gov/learning-and-resources/journeys-innovation/audio-stories/defying-doubters  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Ethernet: φυσική τοπολογία ▪ bus: δημοφιλές μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του '90 όλοι οι κόμβοι βρίσκονται στον ίδιο τομέα σύγκρουσης (μπορούν να συγκρουστούν μεταξύ τους) ▪ switched: επικρατεί σήμερα ενεργός διακόπτης επιπέδου σύνδεσης 2 στο κέντρο κάθε "spoke" τρέχει ένα (ξεχωριστό) πρωτόκολλο Ethernet (οι κόμβοι δεν συγκρούονται μεταξύ τους) δίαυλος: ομοαξονικό καλώδιο ενεργοποιημένο  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Δομή πλαισίου (frame) Ethernet η διεπαφή αποστολής ενθυλακώνει το IP datagram (ή άλλο πακέτο πρωτοκόλλου επιπέδου δικτύου) σε πλαίσιο Ethernet τύπος preamble dest. source data (payload) CRC address address προοίμιο: ▪ χρησιμοποιείται για το συγχρονισμό των ρυθμών ρολογιού του δέκτη, του αποστολέα ▪ 7 bytes του 10101010 ακολουθούμενα από ένα byte του 10101011  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Δομή πλαισίου Ethernet (περισσότερα) τύπος dest. source data (payload) CRC preamble address address ▪ διευθύνσεις: MAC διευθύνσεις πηγής, προορισμού 6 byte εάν ο προσαρμογέας λάβει πλαίσιο με αντίστοιχη διεύθυνση προορισμού ή με διεύθυνση εκπομπής (π.χ. πακέτο ARP), μεταβιβάζει τα δεδομένα του πλαισίου στο πρωτόκολλο επιπέδου δικτύου διαφορετικά, ο προσαρμογέας απορρίπτει το πλαίσιο ▪ type: υποδεικνύει πρωτόκολλο ανώτερου επιπέδου κυρίως IP, αλλά και άλλα πιθανά, π.χ. Novell IPX, AppleTalk χρησιμοποιείται για την αποπολυπλεξία στο δέκτη ▪ CRC: κυκλικός έλεγχος πλεονασμού στο δέκτη Εντοπίστηκε σφάλμα: το πλαίσιο απορρίφθηκε  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Ethernet: αναξιόπιστο, χωρίς σύνδεση ▪χωρίς σύνδεση: δεν υπάρχει χειραψία μεταξύ των NIC αποστολής και λήψης ▪αναξιόπιστη: η NIC λήψης δεν στέλνει ACK ή NAK στη NIC αποστολής τα δεδομένα σε χαμένα πλαίσια ανακτώνται μόνο εάν ο αρχικός αποστολέας χρησιμοποιεί rdt υψηλότερου επιπέδου (π.χ. TCP), διαφορετικά τα χαμένα δεδομένα χάνονται ▪Πρωτόκολλο MAC του Ethernet: CSMA/CD χωρίς σχισμές με δυαδικό backoff  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής 802.3 Ethernet standards: link & physical layers ▪ πολλά διαφορετικά Ethernet πρότυπα κοινό πρωτόκολλο MAC και μορφή πλαισίου Διαφορετικές ταχύτητες: 2 Mbps,... 100 Mbps, 1Gbps, 10 Gbps, 40 Gbps, 80 Gbps Διαφορετικό μέσο φυσικού επιπέδου: οπτική ίνα, καλώδιο MAC protocol application and frame format transport network 100BASE-TX 100BASE-T2 100BASE-FX link 100BASE-T4 100BASE-SX 100BASE-BX physical copper (twister pair) physical layer fiber physical layer  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Μεταγωγέας Ethernet (Ethernet Switch) ▪ Ο μεταγωγέας (switch) είναι μια συσκευή επιπέδου σύνδεσης: αναλαμβάνει ενεργό ρόλο αποθήκευση, προώθηση πλαισίων Ethernet (ή άλλου τύπου) εξετάζει τη διεύθυνση MAC του εισερχόμενου πλαισίου, προωθεί επιλεκτικά το πλαίσιο σε έναν ή περισσότερους εξερχόμενους συνδέσμους όταν το πλαίσιο πρόκειται να προωθηθεί στο τμήμα, χρησιμοποιεί CSMA/CD για πρόσβαση στο τμήμα ▪ διαφανής: οι κεντρικοί υπολογιστές δεν γνωρίζουν την παρουσία διακοπτών ▪ plug-and-play, αυτοεκμάθηση οι διακόπτες δεν χρειάζεται να ρυθμιστούν  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Switch: πολλαπλές ταυτόχρονες μεταδόσεις ▪ οι κεντρικοί υπολογιστές έχουν αποκλειστική, άμεση σύνδεση με το A switch C' B ▪ μεταγωγείς buffer πακέτων ▪ Πρωτόκολλο Ethernet που 1 2 χρησιμοποιείται σε κάθε εισερχόμενη 6 3 σύνδεση, οπότε: 5 4 δεν υπάρχουν συγκρούσεις- full duplex κάθε σύνδεσμος είναι ο δικός του B' C A' τομέας σύγκρουσης ▪ μεταγωγή: Α-προς-Α' και Β-προς-Β' διακόπτης με έξι διεπαφές μπορούν να μεταδίδουν ταυτόχρονα, (1,2,3,4,5,6) χωρίς συγκρούσεις Επίπεδο σύνδεσης: 49  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Switch: πολλαπλές ταυτόχρονες μεταδόσεις ▪ οι κεντρικοί υπολογιστές έχουν αποκλειστική, άμεση σύνδεση με το switch A C' B ▪ μεταγωγείς buffer πακέτων ▪ Πρωτόκολλο Ethernet που 1 2 χρησιμοποιείται σε κάθε εισερχόμενη 6 σύνδεση, οπότε: 3 5 4 δεν υπάρχουν συγκρούσεις- full duplex κάθε σύνδεσμος είναι ο δικός του B' C τομέας σύγκρουσης A' ▪ μεταγωγή: Α-προς-Α' και Β-προς-Β' μπορούν διακόπτης με έξι διεπαφές να μεταδίδουν ταυτόχρονα, χωρίς (1,2,3,4,5,6) συγκρούσεις αλλά το Α-προς-Α' και το Γ-προς-Α' δεν μπορούν να συμβούν ταυτόχρονα. Επίπεδο σύνδεσης: 50  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Πίνακας προώθησης (Forwarding table) μεταγωγέα Ε: πώς γνωρίζει ο μεταγωγέας ότι ο Α' είναι προσβάσιμος μέσω της διασύνδεσης 4, ο Β' είναι προσβάσιμος μέσω της διασύνδεσης 5; A C' B Α: κάθε μεταγωγέας έχει έναν πίνακα μεταγωγέων, κάθε εγγραφή: 1 2 6 ▪ (διεύθυνση MAC του κεντρικού 3 5 4 υπολογιστή, διασύνδεση για την επίτευξη του κεντρικού υπολογιστή, B' C σφραγίδα χρόνου) A' ▪ μοιάζει με πίνακα δρομολόγησης! Ε: πώς δημιουργούνται και διατηρούνται οι καταχωρίσεις στον πίνακα εναλλαγής; ▪ κάτι σαν πρωτόκολλο δρομολόγησης;  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Μεταγωγέας: αυτοεκμάθηση Πηγή: A ▪ ο μεταγωγέας μαθαίνει Προορισμός: A' A A' ποιοι κεντρικοί υπολογιστές A είναι προσβάσιμοι μέσω C' B ποιων διασυνδέσεων 1 2 6 όταν λαμβάνεται το πλαίσιο, ο 3 μεταγωγέας "μαθαίνει" τη θέση 5 4 του αποστολέα: εισερχόμενο B' τμήμα LAN C A' καταγράφει ζεύγος αποστολέα/τοποθεσίας στον Πίνακας εναλλαγής MAC addr Διασύνδεση TTL (αρχικά άδειο) πίνακα μεταγωγής A 1 60  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Μεταγωγέας: φιλτράρισμα πλαισίων/προώθηση όταν λαμβάνεται πλαίσιο στο διακόπτη: 1. καταγράφει την εισερχόμενη σύνδεση, τη διεύθυνση MAC του κεντρικού υπολογιστή αποστολής 2. ευρετήριο πίνακα μεταγωγής με χρήση της διεύθυνσης προορισμού MAC 3. if entry found for destination then { if destination on segment from which frame arrived then drop frame else forward frame on interface indicated by entry } else flood  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Αυτοεκμάθηση, προώθηση: παράδειγμα Πηγή: A Προορισμός: A' ▪ προορισμός πλαισίου, A A' A', τοποθεσία άγνωστη: πλημμύρα A C' B ▪ προορισμός Μια 1 γνωστή τοποθεσία: επιλεκτική 6A A' 2 αποστολή σε έναν μόνο 3 5 4 σύνδεσμο B' C A' A A' Διασύνδεση MAC addr TTL A 1 60 πίνακας διακοπτών A' 4 60 (αρχικά άδειο)  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Μεταγωγείς διασύνδεσης οι μεταγωγείς αυτοεκμάθησης μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους: S4 S1 S3 A S2 F D I B C G H E Ερ: αποστολή από το Α στο G - πώς γνωρίζει το S1 ότι πρέπει να προωθήσει το πλαίσιο που προορίζεται για το G μέσω των S4 και S3 ? ▪ Α: αυτοεκπαίδευση! (λειτουργεί ακριβώς όπως στην περίπτωση ενός διακόπτη!)  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Παράδειγμα αυτοεκπαιδευόμενου πολυμεταγωγέα Ας υποθέσουμε ότι ο C στέλνει πλαίσιο στον I, ο I απαντά στον C S4 S1 S3 A S2 F D I B C G H E Q: Εμφάνιση πινάκων μεταγωγής και προώθησης πακέτων στο S1 , S2 , S3 , S 4  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Εικονικά τοπικά δίκτυα (VLAN): κίνητρο Ερ: τι συμβαίνει καθώς τα μεγέθη των τοπικών δικτύων κλιμακώνονται, οι χρήστες αλλάζουν σημείο σύνδεσης; ενιαίο τομέα εκπομπής: ▪ Κλιμάκωση: όλη η κίνηση εκπομπής επιπέδου 2 (ARP, DHCP, άγνωστο MAC) πρέπει να διασχίζει ολόκληρο το LAN. ▪ αποτελεσματικότητα, ασφάλεια, Υπολογιστής θέματα προστασίας προσωπικών Επιστήμη EE δεδομένων  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Εικονικά τοπικά δίκτυα (VLAN): κίνητρο Ερ: τι συμβαίνει καθώς τα μεγέθη των τοπικών δικτύων κλιμακώνονται, οι χρήστες αλλάζουν σημείο σύνδεσης; ενιαίο τομέα εκπομπής: ▪ Κλιμάκωση: όλη η κίνηση εκπομπής επιπέδου 2 (ARP, DHCP, άγνωστο MAC) πρέπει να διασχίζει ολόκληρο το LAN. ▪ αποδοτικότητα, ασφάλεια, προστασία Υπολογιστής της ιδιωτικής ζωής, θέματα Επιστήμη EE αποδοτικότητας διοικητικά θέματα: ▪ Ο χρήστης CS μεταφέρει το γραφείο του σε EE - είναι φυσικά συνδεδεμένος με τον διακόπτη EE, αλλά θέλει να παραμείνει λογικά συνδεδεμένος με τον διακόπτη CS.  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής VLANs με βάση τη θύρα VLAN με βάση τη θύρα: θύρες μεταγωγέα ομαδοποιημένες (από το λογισμικό Εικονικό τοπικό διαχείρισης του μεταγωγέα), έτσι ώστε δίκτυο (VLAN) ένας μόνο φυσικός μεταγωγέας...... ο μεταγωγέας (οι μεταγωγείς) που 1 7 9 15 2 8 10 16 υποστηρίζουν...... δυνατότητες VLAN EE (θύρες VLAN 1-8) CS (θύρες VLAN 9-15) μπορεί να... λειτουργεί ως πολλαπλοί εικονικοί διαμορφωθεί ώστε να διακόπτες ορίζει πολλαπλά εικονικά LANS σε 1 7 9 15 ενιαία φυσική 2 8 10 16...... υποδομή LAN. EE (θύρες VLAN 1-8) CS (θύρες VLAN 9-15)  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής VLANs με βάση τη θύρα ▪ απομόνωση της κυκλοφορίας: τα πλαίσια από/προς τις θύρες 1-8 μπορούν να φτάσουν μόνο στις θύρες 1-8 μπορούν επίσης να ορίσουν VLAN με βάση τις διευθύνσεις MAC των τελικών σημείων και όχι με βάση τη θύρα του μεταγωγέα. ▪ δυναμική συμμετοχή: οι θύρες μπορούν να κατανεμηθούν δυναμικά 1 7 9 15 μεταξύ των VLANs 2 8 10 16 ▪ προώθηση μεταξύ VLANS: γίνεται...... μέσω δρομολόγησης (όπως ακριβώς EE (θύρες VLAN 1-8) CS (θύρες VLAN 9-15) και με ξεχωριστούς μεταγωγείς) στην πράξη οι προμηθευτές πωλούν συνδυασμένους μεταγωγείς και δρομολογητές  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής VLANS που καλύπτουν πολλαπλούς μεταγωγείς 1 7 9 15 1 3 5 7 2 8 10 16 2 4 6 8......... EE (θύρες VLAN 1-8) CS (θύρες VLAN 9-15) Οι θύρες 2,3,5 ανήκουν στο EE VLAN Οι θύρες 4,6,7,8 ανήκουν στο CS VLAN θύρα κορμού (trunk port): μεταφέρει πλαίσια μεταξύ VLANS που ορίζονται σε πολλαπλούς φυσικούς μεταγωγείς ▪ τα πλαίσια που προωθούνται εντός VLAN μεταξύ μεταγωγέων δεν μπορούν να είναι πλαίσια vanilla 802.1 (πρέπει να φέρουν πληροφορίες για το VLAN ID) ▪ Το πρωτόκολλο 802.1q προσθέτει/αφαιρεί πρόσθετα πεδία επικεφαλίδας για τα πλαίσια που προωθούνται μεταξύ θυρών κορμού  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Μορφή πλαισίου 802.1Q VLAN type dest. source data (payload) CRC preamble address address 802.1 Ethernet frame type dest. source data (payload) CRC preamble address address 802.1Q frame 2-byte Tag Protocol Identifier Recomputed (value: 81-00) Tag Control Information CRC (12 bit VLAN ID field, 3 bit priority field like IP TOS)  Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής Τμήμα: Μηχανικών Βιομηχανικής Σχεδίασης και Παραγωγής Ερωτήσεις; 63