3η ΕΝΟΤΗΤΑ ΜΕΤΑΓΩΓΗ - SWITCHING

Μεταγωγέας - Switch

Μεταγωγέας - Switch Δυνατότητα διαχείρισης Ευελιξία σχεδιασμού του τοπικού δικτύου Πολιτικές ασφαλείας Πολιτικές για την μείωση των συγκρούσεων και της υπερβολικής μετάδοσης πακέτων.

Μεταγωγέας - Switch Δυνατότητα επεκτασιμότητας (σε επαγγελματικά μοντέλα πχ Catalyst)

Μεταγωγέας - Switch Λειτουργία σε επίπεδο 2 (επίπεδο MAC). Η δυνατότητα μετάδοσης των δεδομένων ανάμεσα σε δύο κόμβους προϋποθέτει την αναγνώριση με μοναδικό τρόπο του αποστολέα και του Παραλήπτη Τα δίκτυα ΗΥ χρησιμοποιούν πολλαπλές διευθύνσεις προκειμένου να αναγνωρίσουν τους συνεργαζόμενους κόμβους. Προκειμένου να είναι δυνατή η οριζόντια επικοινωνία ανάμεσα στα διάφορα στρώματα (πρωτόκολλα) χωρίς την εμπλοκή των ανώτερων στρωμάτων (πρωτοκόλλων) πρέπει να υπάρχει δυνατότητα ορισμού ανεξάρτητων ταυτοτήτων ανά στρώμα Το στρώμα Ζεύξης στα τοπικά δίκτυα χρησιμοποιεί τη λεγόμενη ΜΑC διεύθυνση

Μεταγωγέας - Switch Λειτουργία σε επίπεδο 2 (επίπεδο MAC). Η διεύθυνση MAC της κάρτας δικτύου αποτελείται από 6 bytes (6 ζεύγη δεκαεξαδικών αριθμών). Κάθε MAC διεύθυνση είναι μοναδική στον κόσμο Τα πρώτα 3 bytes ( 24 bits) σχετίζονται με την εταιρεία κατασκευής ενώ τα 3 τελευταία διαφοροποιούνται για κάθε κάρτα Η εκπομπή σε πολλούς χρήστες σημαίνεται με μια ειδική διεύθυνση: Broadcast Διεύθυνση=FF-FF-FF-FF-FF-FF

Πλαίσιο MAC Σε κάθε πλαίσιο δεδομένων το Ethernet MAC layer προσθέτει πληροφορία πριν την αποστολή το Preample και το SFD έχει ως σκοπό την επίτευξη συγχρονισμού τα Destination και Source Address υποδεικνύουν τη MAC διεύθυνση του παραλήπτη και του αποστολέα, αντίστοιχα το CRC αφορά στον έλεγχο των λαθών

Περιοχή συγκρούσεων Collision Domain Τμήματα ή και το σύνολο ενός τοπικού δικτύου μπορούν να αποτελούν μια Περιοχή Σύγκρουσης Είναι προφανές, ότι όσο αυξάνει ο αριθμός των χρηστών σε μια Περιοχή Σύγκρουσης, τόσο αυξάνει η πιθανότητα σύγκρουσης και επιδεινώνονται οι επιδόσεις του. τα κατεστραμμένα δεδομένα πρέπει να μεταδοθούν ξανά οι νέες μεταδόσεις καθυστερούν με τυχαίο τρόπο προκειμένου να αποφευχθούν νέες συγκρούσεις

Περιοχή συγκρούσεων Collision Domain Η λύση στο πρόβλημα που θέτει η έννοια της Περιοχής Σύγκρουσης είναι να διαιρεθεί η αρχική περιοχή σύγκρουσης σε μικρότερες και ανεξάρτητες περιοχές σύγκρουσης. Η μικρότερη διάσταση των νέων περιοχών σύγκρουσης αναμένεται να περιλαμβάνει ένα μικρότερο αριθμό χρηστών και επομένως να χαρακτηρίζεται από μικρότερη πιθανότητα να συμβούν συγκρούσεις. H μεταξύ τους ανεξαρτησία-απομόνωση διασφαλίζει την ταυτόχρονη λειτουργία τους χωρίς να συμβαίνουν συγκρούσεις και βελτιώνει τις επιδόσεις του δικτύου

Περιοχή συγκρούσεων Switch ή HUB Η προαναφερόμενη προσέγγιση στο πρόβλημα των συγκρούσεων δενμπορεί να υλοποιηθεί από συσκευές οι οποίες λειτουργούν στο επίπεδο του OSI στρώματος 1 π.χ. Συγκεντρωτές (Hubs) Οι δικτυακές συσκευές του στρώματος 1 επιτρέπουν την επέκταση του κοινόχρηστου μέσου μετάδοσης και επομένως επιτρέπουν την προσθήκη επιπλέον χρηστών. Υπό αυτή την έννοια οι δικτυακές συσκευές, οι οποίες λειτουργούν στο επίπεδο του στρώματος 1, διευρύνουν και δεν ελέγχουν τις Περιοχές Σύγκρουσης.

Περιοχή συγκρούσεων Switch ή HUB Η διαίρεση της Περιοχής Συγκρούσεων είναι εφικτή με τη χρήση δικτυακών συσκευών επιπέδου OSI στρώματος 2 και 3 π.χ. Switches ή Routers, αντίστοιχα. Η δυνατότητα αυτών των δικτυακών συσκευών βασίζεται στην ικανότητα τους να φιλτράρουν τη διακίνηση των πλαισίων δεδομένων με βάση τις MAC διεύθυνση τους. Η MAC διευθυνσιοδότηση αφορά αποκλειστικά τις λειτουργίες του Στρώματος 2, οπότε η διάκριση των Περιοχών Σύγκρουσης μπορεί να υλοποιηθεί με τη χρήση των Switches, τα οποία λειτουργούν στο επίπεδο του Στρώματος 2. Οι Routers είναι δικτυακές συσκευές οι οποίες λειτουργούν και στο επίπεδο του στρώματος 3, οπότε επίσης υλοποιούν διαιρέσεις των περιοχών σύγκρουσης

Περιοχή συγκρούσεων Switch ή HUB Τα Switches διαθέτουν μια σειρά από φυσικές θύρες (Ports), οι οποίες αντιπροσωπεύουν ανεξάρτητες περιοχές σύγκρουσης. Υπό αυτή την έννοια κάθε θύρα και οι δικτυακές συσκευές που συνδέονται σε αυτή ορίζουν μια περιοχή σύγκρουσης, η οποία λειτουργεί ανεξάρτητα από αυτές που ορίζουν οι υπόλοιπες θύρες. Η ανεξαρτησία-απομόνωση των περιοχών σύγκρουσης βασίζεται στην συσχέτιση κάθε θύρας με τη MAC διεύθυνση των συνδεδεμένων συσκευών. Όταν ένα πλαίσιο δεδομένων φθάνει στη θύρα του Switch προωθείται μόνο προς τη θύρα στην οποία βρίσκεται η συσκευή με τη MAC διεύθυνση που αναγράφεται ως διεύθυνση προορισμού του πλαισίου.

Περιοχή εκπομπής Broadcast Domain   Μια εκπομπή τομέα (broadcast domain) είναι ένα λογικό τμήμα ενός δικτύου υπολογιστών, στο οποίο όλοι οι κόμβοι μπορούν να φτάσουν ο ένας τον άλλο από την εκπομπή στο στρώμα σύνδεσης δεδομένων (Data Link Layer). Μια εκπομπή τομέα μπορεί να είναι εντός του ιδίου τοπικού δικτύου (LAN) ή μπορεί να κατευθύνεται προς άλλα τμήματα τοπικών δικτύων.     Όσον αφορά τις τρέχουσες δημοφιλείς τεχνολογίες: Κάθε υπολογιστής που συνδέεται με τον ίδιο Ethernet επαναλήπτη (repeater) ή μεταγωγέα (switch) είναι μέλος της ίδιας εκπομπής τομέα (broadcast domain). Περαιτέρω, οποιοσδήποτε υπολογιστής που είναι συνδεδεμένος με το ίδιο σύνολο των διασυνδεδεμένων μεταγωγέων / επαναληπτών (switches/repeaters) είναι μέλος της ίδιας εκπομπής τομέα. Δρομολογητές (Routers) και άλλες συσκευές από υψηλότερα στρώματα διαμορφώνουν όρια μεταξύ εκπομπής τομέων (broadcast domains).

Περιοχή εκπομπής      Η εκπομπή τομέα (broadcast domain) είναι σε σύγκριση με τη σύγκρουση τομέα (collision domain), στην οποία θα είναι όλοι οι κόμβοι πάνω στο ίδιο σύνολο των διασυνδεδεμένων επαναληπτών (repeaters), διαιρούμενο με μεταγωγείς (switches) και γέφυρες( bridges). Η σύγκρουση τομέων (collision domains) είναι γενικά μικρότερη και περιέχεται στην εκπομπή τομέων (broadcast domains)

Παράδειγμα Πόσα broadcast και πόσα collision domain υπάρχουν στο παρακάτω δίκτυο ;

VLAN Στα τοπικά δίκτυα, μία στοιχειώδης έννοια είναι η περιοχή καθολικής εκπομπής (broadcast domain), η οποία ορίζεται ως το σύνολο των διασυνδεδεμένων κόμβων που μπορούν να λάβουν το πλαίσιο καθολικής εκπομπής του δικτύου (δηλαδή, για την περίπτωση των δικτύων Ethernet, που μπορούν να λάβουν το πλαίσιο με διεύθυνση προορισμού την ffff.ffff.ffff). Σύμφωνα με όσα έχουμε δει ως τώρα, όλοι οι κόμβοι που συνδέονται σ’ ένα τοπικό δίκτυο Ethernet συνθέτουν την αντίστοιχη περιοχή καθολικής εκπομπής του δικτύου. Επίσης, στο εκτεταμένο τοπικό δίκτυο, υπάρχει μόνο μία περιοχή καθολικής εκπομπής – ασχέτως αν υπάρχουν τέσσερις διαφορετικές περιοχές συγκρούσεων.

VLAN Το ιδεατό τοπικό δίκτυο (virtual LAN – VLAN) έρχεται να καλύψει την ανάγκη δημιουργίας πολλαπλών και ανεξάρτητων περιοχών καθολικής εκπομπής μεταξύ υπολογιστών, ανεξάρτητα από τη φυσική τους τοποθέτηση. Δηλαδή, πάνω στο ίδιο μέσο πολλαπλής πρόσβασης μπορούν να δημιουργηθούν πολλά VLANs ή ένα VLAN μπορεί να υπάρξει μεταξύ υπολογιστών που διασυνδέονται σε ανεξάρτητα και απομακρυσμένα φυσικά μέσα.

VLAN

VLAN Με τη δημιουργία VLANs επιτυγχάνουμε την ομαδοποίηση των χρηστών σε ομοειδή λειτουργικά σύνολα, ανεξάρτητα από το που βρίσκονται οι υπολογιστές τους. Το σημαντικό όφελος από αυτό το διαχωρισμό είναι η αυξημένη προστασία από κακόβουλη ή εσφαλμένη χρήση του δικτύου. Η σύσταση ενός VLAN πραγματοποιείται διαμέσου του λογισμικού των δικτυακών συσκευών. Έτσι, είναι πολύ εύκολη η ανασύστασή του σε περιπτώσεις όπου π.χ. αλλάζει γραφείο ένας υπάλληλος ή προστίθεται ένα νέο μέλος σε μία ομάδα.

Τι είναι το VTP; Το VTP είναι ένα πρωτόκολλο μηνυμάτων Layer 2 που χρησιμοποιείται για τη διανομή και το συγχρονισμό πληροφοριών αναγνώρισης VLAN τα οποία είναι διευθετημένα σε ένα δίκτυο μεταγωγής. Οι ρυθμίσεις που γίνονται σε ένα SWITCH σε κατάσταση VTP Server διαδίδονται μέσω αυτού σε όλους τους συνδεδεμένους μεταγωγείς του δικτύου περιορίζοντας την ανάγκη διευθέτησης των δικτύων με το χέρι.

Trunking και access port Mία access port επιτρέπει μονάχα frames που είναι tagged με το συγκεκριμένο VLAN ID στο οποίο ανήκει η πόρτα. Μία trunk από την άλλη, επιτρέπει tagged frames που έχουν οποιοδήποτε VLAN ID. Γενικά, μία access port εξυπηρετεί κάποιον host του δικτύου, ενώ μία trunk εξυπηρετεί ένα uplink σε κάποιο άλλο switch ή ένα inter-VLAN routing interface.

Και τώρα η Άσκηση.