Διασύνδεση LAN Γιατί όχι μόνο ένα μεγάλο LAN

Παρουσίαση με θέμα: "Διασύνδεση LAN Γιατί όχι μόνο ένα μεγάλο LAN"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Διασύνδεση LAN Γιατί όχι μόνο ένα μεγάλο LAN
περιορισμένο μήκος: το καθορίζει μέγιστο μήκος καλωδίου Μεγάλη “επικράτεια συγκρούσεων” (μπορεί να συγκρούονται πολλοί σταθμοί) (εκθετική αύξηση της καθυστέρησης vs φόρτος) Περιορισμένος αριθμός σταθμών: Για όλες τις τεχνολογίες του Ethernet ο αριθμός κόμβων περιορίζεται στο 1.024, Token Ring 260 κόμβοι, FDDI 500 κόμβοι. ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

2 Πλεονεκτήματα Λογικής Δόμησης Δικτύου
Logical network structuring ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

3 Πλεονεκτήματα Λογικής Δόμησης Δικτύου
Performance improvement. Subnets improve network flexibility. Subnets strengthen data security. Subnets simplify network management. ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

4 …Διασύνδεση LAN… Επαναλήπτες (Repeaters) Ομφαλοί (Hubs)
Γέφυρες (bridges) Μεταγωγείς (Swithes) Οι μεταγωγείς είναι στην ουσία γέφυρες με πολλές πόρτες Ότι αναφερθεί για τις γέφυρες ισχύει επίσης και για τους μεταγωγείς. ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

5 Πακέτο (παρέχεται από το επίπεδο δικτύου)
…Διασύνδεση LAN Επίπεδο Δικτυακή συσκευή Εφαρμογών Application Gateways Μεταφοράς Transport Gateways Δικτύου Router Συνδέσμου Μετάδοσης δεδομένων Bridge, Switch Φυσικό Repeater, Hub Πακέτο (παρέχεται από το επίπεδο δικτύου) Κεφαλίδα πλαισίου Κεφαλίδα πακέτου Κεφαλίδα TCP Δεδομένα χρήστη CRC Πλαίσιο ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

6 Επαναλήπτης (Repeater)…
Αναλογική συσκευή στο φυσικό επίπεδο προωθεί κάθε bit – δεν έχει ικανότητες φιλτραρίσματος Το σήμα που εμφανίζεται στο ένα από τα τμήματα ενισχύεται από τον επαναλήπτη και τοποθετείται στο άλλο. Δεν γνωρίζουν τίποτα από πλαίσια, πακέτα ή κεφαλίδες. (volt). Ενώνει δύο τμήματα καλωδίου δηλ. ενώνει δύο τμήματα του ιδίου LAN όχι δυο διαφορετικά LAN. Δεν έχει χώρο προσωρινής αποθήκευσης. Δεν υπάρχει λογική απομόνωση των τμημάτων. Αν δύο σταθμοί σε διαφορετικά τμήματα στέλνουν ταυτόχρονα, τα πακέτα συγκρούονται. Π.χ. Internet μέχρι 4 επαναλήπτες, ανά 500 m ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

7 …Επαναλήπτης ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

8 Data transmission from the station to the repeater (Tx)
Hub: TX is the transmitter, and RX is the receiver ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

9 Διασύνδεση με Hub Πλήθος γραμμών τις οποίες διασυνδέει ηλεκτρικά.
Τα πλαίσια δεν αποθηκεύονται προσωρινά. Όλες οι γραμμές που φθάνουν σε ένα hub, ίδιες ταχύτητες. Αν δύο πλαίσια φτάσουν την ίδια στιγμή, σύγκρουση. Όταν υπάρξει σύγκρουση, διακόπτεται η εκπομπή και στέλνεται σήμα jam σε όλους τους σταθμούς. Οι σταθμοί τότε εφαρμόζουν τον αλγόριθμο δυαδικής εκθετικής οπισθοχώρησης Όλοι οι σταθµοί ανήκουν στην ίδια επικράτεια συγκρούσεων ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

10 Hierarchical connection of Ethernet concentrators
Hierarchical connection of Ethernet concentrators. 4 rule hubs (the maximum # of concentrators between any two workstations of the network at four). ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

11 Repeater - Hub Διαφορές Hub συνήθως δεν ενισχύει σήμα.
Πολλαπλές κάρτες γραμμών, κάθε μια με πολλαπλές εισόδους Και οι δύο δεν εξετάζουν τις διευθύνσεις 802 ούτε τις χρησιμοποιούν με κάποιο τρόπο. ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

12 Hub Πλεονεκτήµατα Απλοποιηµένη και φθηνή καλωδίωση
Το hub µπορεί να συγκεντρώνει πληροφορία επίβλεψης, στατιστικά στοιχεία για να τα εµφανίζει στους διαχειριστές των LAN Το hub µπορεί να αποσυνδέει σταθµούς µε θόρυβο (απενεργοποίηση πόρτας) Τα τμήματα του LAN συνεχίζουν να λειτουργούν εάν κάποιο Hub πάθει βλάβη Επεκτείνουν τη μέγιστη απόσταση μεταξύ των κόμβων (100m ανά hub) Υποστήριξη πολλών φυσικών μέσων ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

13 Hub Μειονεκτήµατα Δεν μπορούν να συνδεθούν διαφορετικοί τύποι Ethernet (π.χ. 10BaseT και 100ΒaseT) Οι περιορισμοί που ισχύουν στα επιμέρους LAN θέτουν περιορισμούς στον αριθμό των κόμβων που μπορεί να υπάρχουν στην ίδια επικράτεια συγκρούσεων και στην συνολική επιτρεπόμενη γεωγραφική κάλυψη Το ένα μόνο πεδίο συγκρούσεων έχει ως αποτέλεσμα το να μην αυξάνει η μέγιστη διέλευση (throughput) η διέλευση στα πολλαπλά στρώματα είναι ή ίδια με εκείνη ενός τμήματος ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

14 Γέφυρες Διατάξεις του στρώματος ζεύξης δεδομένων: λειτουργούν με βάση τα πλαίσια Ethernet Εξετάζουν την επικεφαλίδα και προωθούν επιλεκτικά το πλαίσιο με βάση τον προορισμό. Η γέφυρες απομονώνουν τις επικράτειες συγκρούσεων διότι αποθηκεύουν προσωρινά τα πλαίσια Όταν ένα πλαίσιο πρόκειται να προωθηθεί σε κάποιο τμήμα η γέφυρα χρησιμοποιεί CSMA/CD για να αποκτήσει πρόσβαση στο μέσο και στη συνέχεια το μεταδίδει. Οι γέφυρες δεν αλλάζουν τις φυσικές διευθύνσεις που περιέχονται στο πλαίσιο. ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

15 Γέφυρες Χρησιμοποιείται για να σπάει τμήματα μεγάλων δικτύων σε μικρότερα. Λειτουργεί σαν επαναλήπτης. Συνδέει διαφορετικού τύπου δίκτυα Λειτουργεί στο επίπεδο LLC υποεπίπεδο Συνδέει ίδιου τύπου δίκτυα Λειτουργεί στο επίπεδο MAC υποεπίπεδο ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

16 Γέφυρες Βασικές Γέφυρες
Διασύνδεση LAN με κάποιο από τα ΙΕΕΕ 802 πρότυπα Τα πλαίσια που λαμβάνονται στην μια είσοδο επαναμεταδίδονται σε μια άλλη θύρα. Μια γέφυρα δεν ξεκινά την επαναμετάδοση μέχρις ότου λάβει όλο το πλαίσιο. Οι σταθμοί και στα δύο άκρα μπορούν να μεταδίδουν ταυτόχρονα χωρίς να συμβαίνουν συγκρούσεις. Δεν τροποποιούν το περιεχόμενο και προωθούν όλες τις εκπομπές. ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

17 Γέφυρες Διαφανείς Γέφυρες (transparent, learning)
Ο πίνακας δρομολόγησης: Δημιουργείται με την καταγραφή των κόμβων που στέλνουν πλαίσια. Αποθηκεύεται στην RAM της γέφυρας. Κάθε φορά που επανέρχεται το ρεύμα ξανακτίσιμο του πίνακα. Η γέφυρα εξετάζει την MAC διεύθυνση του πλαισίου Εάν είναι καινούργια τότε: προστίθεται στο πίνακα μαζί με το τμήμα του δικτύου από όπου προήλθε Κατάσταση χωρίς διακρίσεις: (promiscuous mode) Δέχεται όλα τα πλαίσια Μαθαίνει τις διευθύνσεις πηγής και προορισμού από κάθε τμήμα δικτύου και κατασκευάζει μια βάση προώθησης από τις διευθύνσεις: Ποια θύρα προήλθε, ποια θύρα σταλεί ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

18 Γέφυρες: Φιλτράρισμα, προώθηση
Φιλτράρισμα: η ικανότητα μιας γέφυρας να ελέγξει τη διεύθυνση προορισμού ενός πλαισίου και να αποφασίσει αν το πλαίσιο θα πρέπει να προωθηθεί να απορριφθεί. Προώθηση: Αν το πλαίσιο πρέπει να προωθηθεί, η απόφαση πρέπει να προσδιορίσει τη είσοδο. Το φιλτράρισμα και η προώθηση γίνονται με τη βοήθεια του πίνακα της γέφυρας Γίνονται με τη βοήθεια του πίνακα της γέφυρας ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

19 Φιλτράρισμα στις γέφυρες
Οι γέφυρες μαθαίνουν ποιοι host είναι προσβάσιμοι και από ποιες διεπαφές: διατηρούν πίνακες προώθησης Όταν λαμβάνεται ένα πλαίσιο, η γέφυρα «μαθαίνει» τη θέση του αποστολέα, δηλ. το LAN εισόδου Καταγραφεί τη θέση του αποστολέα στο πίνακα προώθησης Καταχώρηση στο πίνακα προώθησης (Node LAN Address, Bridge Interface, Time Stamp) Οι παλιές καταχωρήσεις στο πίνακα προώθησης διαγράφονται (ο χρόνος διατήρησης μπορεί να είναι 60 min) Διεύθυνση Διεπαφή Χρόνος D7 1 10:43 00-30-F B8 3 10:45 ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

20 Προώθηση πλαισίων στις γέφυρες
Όταν η γέφυρα λαμβάνει ένα πλαίσιο: Συμβουλεύεται τον πίνακα χρησιμοποιώντας MAC dest address if υπάρχει εγγραφή για το προορισμό then { if ο προορισμός είναι στο τμήμα από ήρθε το πλαίσιο (διεύθυνση πηγής και προορισμού ίδια) then απορρίπτει το πλαίσιο else προωθεί το πλαίσιο στην έξοδο που αναφέρει ο πίνακας } else χρησιμοποιεί “πλημμύρα” Προωθεί το πλαίσιο σε όλες τις εξόδους εκτός εκείνης από την οποία ήρθε ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

21 …Γέφυρες ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

22 Διαφανείς γέφυρες Προδιαγραφή ΙΕΕΕ 802.1d. Ένα σύστημα που εξοπλίζεται με διαφανείς γέφυρες πρέπει να πληροί 3 κριτήρια. Τα πλαίσια πρέπει να προωθούνται από ένα σταθμό στον άλλο Ο πίνακας προώθησης δημιουργείται αυτόματα μαθαίνοντας από τις κινήσεις των πλαισίων στο δίκτυο Οι βρόγχοι στο σύστημα πρέπει να αποτρέπονται ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

23 Επικαλύπτον δένδρο γεφυρών
Για μεγαλύτερη αξιοπιστία είναι επιθυμητό να υπάρχουν εναλλακτικές διαδρομές από την πηγή στον προορισμό Με πολλαπλές ταυτόχρονες διαδρομές, δημιουργούνται βρόχοι, - οι γέφυρες μπορεί να πολλαπλασιάζουν και να προωθούν ένα πλαίσιο για πάντα ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

24 Επικαλύπτον δένδρο γεφυρών
Αποφασίζεται πρώτα ποια είναι η ρίζα του δέντρου. Each bridge has a unique identifier (ID) and a configurable priority number Η γέφυρα με το μικρότερο σειριακό αριθμό γίνεται η ρίζα. Διαγράφονται όλα τα άλλα μονοπάτια. Τροποποιήσεις σε περιπτώσεις κύκλων. π.χ. two or more ports on a single bridge are attached to least-cost paths to the root or two or more bridges on the same network segment have equal least-cost paths to the root. ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

25 Επικαλύπτον δένδρο γεφυρών
Κατασκευάζεται ένα δέντρο με τα συντομότερα μονοπάτια από τη ρίζα προς κάθε γέφυρα και κάθε LAN. Least cost path from each bridge. After the root bridge has been chosen, each bridge determines the cost of each possible path from itself to the root. From these, it picks the one with the smallest cost (the least-cost path). The port connecting to that path becomes the root port of the bridge. Least cost path from each network segment. The bridges on a network segment collectively determine which bridge has the least-cost path from the network segment to the root. The port connecting this bridge to the network segment is then the designated port for the segment. ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

26 Μεταγωγέας Internet Είναι γέφυρα υψηλής επίδοσης. Η γέφυρα επεξεργάζεται τα πλαίσια ακολουθιακά ενώ ο μεταγωγέας μπορεί να εκτελέσει την ίδια λειτουργία παράλληλα. Προωθεί τα πλαίσια (layer 2) κάνει φιλτράρισμα χρησιμοποιώντας διευθύνσεις LAN Η σημαντικότερη διαφορά μεταξύ γέφυρας και μεταγωγέα έγκειται στον αριθμό διεπαφών. Λόγω των πολλών διεπαφών οι host συνδέονται άμεσα Λειτουργού αμφίδρομα άρα δεν υπάρχει περίπτωση σύγκρουσης εισερχόμενου και εξερχόμενου πλαισίου Αποθηκεύουν και προωθούν το πολύ ένα πλαίσιο την φορά, αντιμετωπίζουν τον ανταγωνισμό ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

27 Μεταγωγέας Internet Κάθε θύρα αποθηκεύει τα εισερχόμενα πλαίσια
Τα εισερχόμενα πλαίσια εξετάζονται και μεταφέρονται στην κατάλληλη έξοδο Κάθε εισερχόμενη γραμμή είναι και ένα πεδίο σύγκρουσης Δεν υπάρχουν συγκρούσεις αν μόνο ένας σταθμός συνδέεται σε κάθε είσοδο Αν αφιερωθεί ξεχωριστή γραμμή για κάθε κατεύθυνση έχουμε αμφίδρομο τρόπο λειτουργίας ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

28 Μεταγωγέας Internet Λόγω των πολλών διεπαφών οι host συνδέονται άμεσα
Επειδή οι μεταγωγείς αποθηκεύουν και προωθούν, ο μεταγωγέας θα μεταδίδει το πολύ ένα πλαίσιο την φορά προς κάθε υπολογιστή. Δεν χρειάζεται CSMA/CD. ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

29 LAN με μεταγωγή ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ