Πρωτόκολλο Aloha με σχισμές (Slotted Aloha)

Παρουσίαση με θέμα: "Πρωτόκολλο Aloha με σχισμές (Slotted Aloha)"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Πρωτόκολλο Aloha με σχισμές (Slotted Aloha)
δέκτης Αρχικές Υποθέσεις : Αξιόπιστο feedback (success, idle, collision) Άμεσo feedback Πακέτα ίσου μήκους Αφίξεις Poisson με συνολικό ρυθμό λ Άπειρος αριθμός πομπών πομποί σχισμή(slot) Αν ένα νέο πακέτο φτάσει κατά τη διάρκεια μιας σχισμής (slot), μεταδίδεται στην επόμενη. Αν μια μετάδοση συγκρουστεί με άλλη, ο κόμβος γίνεται backlogged. Όσο ο κόμβος παραμένει backlogged, μεταδίδει σε κάθε σχισμή με πιθανότητα qr, μέχρι η μετάδοση να γίνει επιτυχώς (και ο κόμβος βγαίνει από τη backlog κατάσταση) Η κατάσταση (ο αριθμός n) του συστήματος είναι ο αριθμός των backlogged κόμβων. Το σύστημα μπορεί να αναπαρασταθεί από μια αλυσίδα Markov με πιθανότητες μετάβασης Pij.

2 Pi,i-1 = η πιθανότητα μιας backlogged προσπάθειας και καμιάς νέας άφιξης= i . qr(1-qr)i-1 . e-λ, Ι>0 Pi,i = η πιθανότητα μιας νέας άφιξης και καμιάς backlogged προσπάθειας ‘Η καμιάς νέας άφιξης και αποτυχίας στη μετάδοση = (1-qr)i . λe-λ + [1-iqr(1-qr)i-1] . e-λ, Ι>0 Pi,i+1 = η πιθανότητα μιας νέας άφιξης και μίας ή περισσοτέρων backlogged προσπαθειών = [1- (1-qr)i] . λe-λ, Ι>0 Pi,i+j = η πιθανότητα j>1 νέων αφίξεων = Δεν υπάρχουν πιθανότητες σταθερής κατάστασης! Το πρόβλημα είναι ότι όταν Αυτό σημαίνει ότι αν η κατάσταση n (δηλ. ο αριθμός που την αντιπροσωπεύει) γίνει μεγάλη, τότε τείνει να γίνεται συνέχεια μεγαλύτερη και δεν επιστρέφει ποτέ στο 0.

3 Μια Άλλη Θεώρηση (λίγο πιο προσεγγιστική)
Έστω G(n) ο ρυθμός προσπαθειών (ο αναμενόμενος αριθμός πακέτων που μεταδίδονται σε μια σχισμή) στην κατάσταση n : G(n)=λ+nqr O αριθμός των πακέτων ανά σχισμή, που έγινε προσπάθεια να μεταδοθούν, είναι κατά προσέγγιση μια τυχαία μεταβλητή Poisson μέσης τιμής G(n). Πιθανότητα επιτυχούς μετάδοσης ρυθμός αναχωρήσεων στην κατάσταση n ρυθμός αναχωρήσεων σημείο ασταθούς ισορροπίας ρυθμός αφίξεων = σημείο ευσταθούς ισορροπίας Αν η κατάσταση ανεκτέλεστων εξυπηρετήσεων (backlog) αυξηθεί πέρα από το σημείο ασταθούς ισορροπίας, τότε τείνει στο άπειρο. Αν διαλέξουμε μικρό qr, τότε μειώνεται το backlog μετά το οποίο έχουμε αστάθεια (επειδή G(n)=λ+nqr), αλλά αυξάνεται η καθυστέρηση (ο μέσος χρόνος μεταξύ επαναπροσπαθειών είναι 1/qr) Για G(n)=λ+nqr=1 έχουμε το μεγαλύτερο throughput Psuccess (αλλά δε γνωρίζουμε το n)

4 Πρωτόκολλο Aloha με σχισμές Περίπτωση όπου υπάρχουν m χρήστες
Οι backlogged χρήστες δε μπορούν να δεχτούν νέα πακέτα qa = πιθανότητα μια νέας άφιξης σε ένα κόμβο κατά τη διάρκεια μιας σχισμής qr = πιθανότητα αναμετάδοσης από έναν backlogged κόμβο n = αριθμός των backlogged κόμβων (κατάσταση) Ρυθμός προσπαθειών = G(n) = (m-n)qa + nqr Αν qa,qr << 1, τότε σημείο επιθυμητής ευστάθειας σημείο ασταθούς ισορροπίας (m-n)qa : ρυθμός άφιξης πακέτων που γίνονται δεκτά από το σύστημα σημείο ανεπιθύμητης ευστάθειας Στο σημείο ανεπιθύμητης ευστάθειας, η ρυθμαπόδοση (throughput) είναι μικρή και τα περισσότερα νέα πακέτα απορρίπτονται

5

6 Καθαρό Aloha (χωρίς σχισμές)
Οι νέες αφίξεις μεταδίδονται άμεσα (δεν υπάρχουν σχισμές) Τα πακέτα μπορούν να έχουν μεταβλητά μήκη. Εντούτοις, για την ανάλυση του συστήματος θα υποθέσουμε ότι όλα τα πακέτα έχουν ίδιο μήκος και απαιτούν 1 χρονική μονάδα για να μεταδοθούν. Ένα backlogged πακέτο υπόκειται σε προσπάθεια αναμετάδοσης σε τυχαίο χρόνο τ πυκνότητας x . e-τx (x = σταθερά = o ρυθμός αναμετάδοσης) Οι χρονικές στιγμές στις οποίες οι αναμεταδόσεις ξεκινούν είναι μια χρονικά μεταβαλλόμενη διαδικασία Poisson ρυθμού όπου n = ο αριθμός των backlogged κόμβων

7 Pr(καμία άλλη προσπάθεια σε διάστημα 2 χρονικών μονάδων) =
νέες αφίξεις σύγκρουση αναμετάδοση Μια προσπάθεια μετάδοσης συγκρούεται με μια άλλη, αν η προηγούμενη δεν έχει τελειώσει ή η επόμενη ξεκινήσει πολύ νωρίς. απόπειρα μετάδοσης πακέτου ευάλωτη περιοχή (αν ξεκινήσει κι άλλη μετάδοση σ’ αυτό το διάστημα, θα υπάρξει σύγκρουση) Pr(καμία άλλη προσπάθεια σε διάστημα 2 χρονικών μονάδων) = Ρυθμαπόδοση(αριθμός επιτυχημένων μεταδόσεων ανά σχισμή) = Μέγιστη ρυθμαπόδοση (max throughput) =

8 Καθαρό (χωρίς σχισμές) Aloha με άπειρο αριθμό χρηστών
ρυθμός αναχωρήσεων σημείο ασταθούς ισορροπίας (αφίξεις) (σημείο ευσταθούς ισορροπίας) Καθαρό (χωρίς σχισμές) Aloha με άπειρο αριθμό χρηστών Τα θέματα ευστάθειας είναι παρόμοια με εκείνα του Aloha με σχισμές (slotted Αloha) Τα πλεονεκτήματα του «καθαρού» Aloha είναι η απλότητα και η δυνατότητα για άνισα μήκη πακέτων

9 Αλγόριθμοι Διαμοίρασης (Splitting Algorithms)
Ένας πιο αποδοτικός τρόπος να χρησιμοποιηθεί το idle/success/collision feedback Ας υποθέσουμε ότι μόνο 2 πακέτα εμπλέκονται σε μια σύγκρουση. Υποθέτουμε ότι όλοι οι άλλοι κόμβοι «παραμένουν σιωπηλοί» μέχρι να διευθετηθεί η σύγκρουση και οι κόμβοι της σύγκρουσης μεταδίδουν ο καθένας με πιθανότητα ½ μέχρι κάποιος να μεταδώσει με επιτυχία. Στην επόμενη σχισμή, μετά από αυτή την επιτυχημένη μετάδοση, μεταδίδει ο άλλος κόμβος. Ο αναμενόμενος αριθμός σχισμών μέχρι την πρώτη επιτυχημένη προσπάθεια είναι 2 και συνεπώς ο αναμενόμενος αριθμός σχισμών για να μεταδοθούν και τα δύο πακέτα είναι 3 σχισμές:

10 Αλγόριθμοι με μορφή δέντρου (Tree Algorithms)
Μετά από μια σύγκρουση, όλες οι νέες αφίξεις και όλα τα backlogged πακέτα, που δε συμμετείχαν στη σύγκρουση, περιμένουν. Τα πακέτα κάθε σύγκρουσης μπαίνουν είτε σε ένα σύνολο μετάδοσης είτε σε ένα σύνολο αναμονής Ο b περιμένει για τη διευθέτηση της σύγκρουσης (a,c) Γενικά, κάθε κόμβος που περιμένει βρίσκεται σε μια στοίβα. Ο κόμβος κατεβαίνει σε κάθε σύγκρουση και ανεβαίνει σε κάθε επιτυχημένη μετάδοση (success) ή κενό (idle). Η δεύτερη σύγκρουση μεταξύ των πακέτων a και c δεν είναι απαραίτητη. Γενικά, όταν εάν idle slot ακολουθεί μια σύγκρουση, το υποσύνολο που περιμένει από την πρώτη σύγκρουση πρέπει να διαμοιραστεί ξανά. Τι συμβαίνει μετά την διευθέτηση μιας σύγκρουσης ;

11 Οι καλύτεροι αλγόριθμοι διαμοίρασης έχουν μέγιστη ρυθμαπόδοση 0.4878
Ρυθμαπόδοση (Throughput) Σταθεροποιημένο καθαρό Aloha Σταθεροποιημένο Aloha με σχισμές Αλγόριθμος με μορφή δέντρου (όπως αρχικά περιγράφεται) Αλγόριθμος με μορφή δέντρου 0.46 (μετά από τροποποίηση) Ο καλύτερος αλγόριθμος διαμοίρασης Άνω όριο (για άπειρο αριθμό κόμβων) Η πολυπλεξία με διαίρεση χρόνου (TDM) μπορεί να πετύχει ρυθμαποδόσεις μέχρι 1 πακέτο ανά σχισμή, αλλά η καθυστέρηση αυξάνεται γραμμικά με τον αριθμό των κόμβων. Η καθυστέρηση για το σταθεροποιημένο Aloha και για αλγόριθμους διαμοίρασης είναι ουσιαστικά ανεξάρτητη του αριθμού των κόμβων (για δεδομένο συνολικό ρυθμό αφίξεων)

12 καθυστέρηση Aloha με σχισμές ρυθμός άφιξης Αλγόριθμος με μορφή δέντρου (τροποποιημένος)

13

14 Carrier Sense Pultiple Access (CSMA) Slotted Aloha
Υποθέτουμε ότι όλοι οι κόμβοι «ακούν» ο ένας τον άλλο και μπορούν να διακρίνουν αν το κανάλι είναι κατειλημμένο (με κάποια καθυστέρηση). Οι κόμβοι μπορούν να ξεκινούν τη μετάδοση πακέτων μόνο όταν το κανάλι ανιχνεύεται ότι είναι αδρανές. Έστω β = ο απαιτούμενος χρόνος για την αναγνώριση μιας αδρανούς σχισμής (το β είναι ένα μικρό μέρος μιας σχισμής) τ : Καθυστέρηση διάδοσης και ανίχνευσης (σε δευτερόλεπτα) C : Χωρητικότητα (σε bits/sec) L : Μέσο μήκος πακέτου σε bits Το CSMA είναι μια ευγενική μορφή του Αloha. Οι κόμβοι ακούνε το κανάλι και: a. Αν είναι κενό μεταδίδουν b. Αν είναι απασχολημένο περιμένουν (join the backlog) 1 πακέτο πακέτο minislots

15 Για καλύτερη κατανόηση, θεωρείστε ότι το σύστημα έχει μικρο-σχισμές (που αντιστοιχούν σε idle) διάρκειας β και σχισμές πακέτων (που αντιστοιχούν σε success or collision) διάρκειας 1 κατά μέσο όρο. πακέτο πακέτο minislots πακέτο Κάθε κόμβος που θέλει να στείλει ένα πακέτο, «ακούει» το κανάλι για για μια μικροσχισμή για να βεβαιωθεί ότι είναι idle, πριν μεταδώσει το πακέτο στην επόμενη σχισμή. Όταν ένας κόμβος ξεκινήσει τη μετάδοση στην αρχή της επόμενης σχισμής, αυτή η σχισμή αυτόματα μετατρέπεται σε σχισμή διάρκειας μιας μονάδας (αντί για μικροσχισμή) Έχουμε 2 είδη χρονικών περιόδων (ή εποχών -epochs): Πλήρη εποχή, η οποία αποτελείται από μια σχισμή πακέτου ακολουθούμενη από μια μικροσχισμή (επιτυχία ή σύγκρουση) Μικρο-εποχή μήκους β (κενό) 1 εποχή

16 πακέτο πακέτο minislots πακέτο Κανόνες : Για μια νέα άφιξη, αν η τρέχουσα μικροσχισμή είναι αδρανής, η μετάδοση ξεκινά στο τέλος της μικροσχισμής. Για μια νέα άφιξη όταν το κανάλι είναι απασχολημένο (δηλ. κατά τη διάρκεια μιας σχισμής πακέτου) Μη-επίμονο CSMA : το πακέτο γίνεται backlogged Επίμονο CSMA : μετάδοση μετά την εποχή με πιθανότητα qr=1 p-επίμονο CSMA : μετάδοση μετά την εποχή με πιθανότητα qr=p. Αν συμβεί σύγκρουση, οι αναμεμειγμένοι κόμβοι γίνονται κι αυτοί backlogged Όσο είναι backlogged, μεταδίδουν μετά από μια μικροσχισμή αδράνειας με πιθανότητα qr.

17 Ανάλυση του μη-επίμονου CSMA Aloha με σχισμές
1 εποχή Έστω n o αριθμός των κόμβων που είναι backlog στο τέλος μιας εποχής. Ο αριθμός των πακέτων που θα προσπαθήσουν να μεταδοθούν στις επόμενες εποχές είναι (Θυμηθείτε ότι τα πακέτα που φτάνουν σε μια περίοδο που το κανάλι είναι απασχολημένο, θεωρούνται backlogged για το μη-επίμονο CSMA) backlogged πακέτα νέα πακέτα Η πιθανότητα επιτυχίας (ανά εποχή) είναι : ( ο αριθμός των προσπαθειών μπορεί να προσεγγιστεί από μια διαδικασία Poisson με ρυθμό g(n) ) Η αναμενόμενη διάρκεια μιας εποχής είναι : Επομένως, ο ρυθμός επιτυχημένων μεταδόσεων ανά μονάδα χρόνου είναι : Ρυθμός Αναχωρήσεων

18 Ρυθμός Αναχωρήσεων ρυθμός αναχωρήσεων ρυθμός αφίξεων Για μικρό β, το βέλτιστο g(n) είναι και ο αντίστοιχος ρυθμός αναχωρήσεων είναι Ρυθμαποδόση (throughput) πολύ κοντά στο 1 είναι εφφικτή όταν το β είναι μικρό, και η βελτιστοποίηση δεν είναι κρίσιμο ζήτημα Το πρόβλημα ευστάθειας είναι λιγότερο σημαντικό για το CSMA απ’ ό,τι είναι για το Aloha

19 CSMA Aloha χωρίς σχισμές
Στο CSMA Aloha με σχισμές, όλοι οι κόμβοι ήταν συγχρονισμένοι να ξεκινούν μετάδοση στο τέλος μιας μικρο-σχισμής (minislot). Αυτό δεν είναι πρακτικό Στο CSMA Aloha χωρίς σχισμές υποθέτουμε ότι όταν φτάνει ένα πακέτο, η μετάδοσή του ξεκινά άμεσα αν έχει ανιχνευτεί ότι το κανάλι είναι αδρανές. Το CSMA χωρίς σχισμές είναι η φυσική επιλογή (το CSMA με σχισμές το αναφέραμε κυρίως για καλύτερη κατανόηση και για την ανάλυση. Ο συγχρονισμός που απαιτείται για τις μικρο-σχισμές είναι δύσκολος όταν υπάρχουν πολλαπλοί δέκτες). To CSMA χωρίς σχισμές αυξάνει την πιθανότητα μιας σύγκρουσης για το ίδιο β, προκαλώντας την πτώση της μέγιστης ρυθμαπόδοσης (maximum throughput) από σε (για μικρό β) Στο CSMA Aloha χωρίς σχισμές το β έχει μικρότερη ουσιαστικά τιμή (effective value), απ’ ό,τι το CSMA με σχισμές (αντιστοιχεί στην μέση αντί για την μέγιστης καθυστέρηση διάδοσης)

20 Πολλαπλή Προσπέλαση με Ανίχνευση Φέροντος και Ανίχνευση Σύγκρουσης
(CSMA with Collision Detection ή CSMA/CD) Σε ένα δίαυλο, είναι δυνατόν για τους κόμβους να «ακούν» και να μεταδίδουν τη ίδια στιγμή. Επομένως, η ανίχνευση μιας σύγκρουσης είναι δυνατή μετά από μια καθυστέρηση διάδοσης (η οποία είναι μικρή για τοπικά δίκτυα – LANs) Οι κόμβοι μεταδίδουν όταν έχουν ανιχνεύσει ότι το κανάλι είναι αδρανές Όταν 2 κόμβοι μεταδίδουν σχεδόν ταυτόχρονα, μετά από λίγο ανιχνεύουν τη σύγκρουση και σταματούν Το Ethernet, ένα δημοφιλές πρωτόκολλο για LANs, και χρησιμοποιεί επίμονο CSMA/CD χωρίς σχισμές με εκθετική οπισθοχώρηση (exponential backoff). Ιδεατά, δείτε το σύστημα σαν να έχει μικροσχισμές (minislots) διάρκειας β και σχισμές διάρκειας 1 Η μέγιστη ρυθμαπόδοση για το CSMA/CD με σχισμές είναι περίπου και για το CSMA/CD χωρίς σχισμές έχει ως άνω όριο την τιμή

21 CSMA/CD Προσεγγιστική Ανάλυση
Το πρωτόκολλο: Όλοι οι κόμβοι ακούνε τις μεταδόσεις στο κανάλι Όταν ένας κόμβος έχει ένα πακέτο να στείλει: a. αν το κανάλι είναι κενό ►μεταδίδει b. αν το κανάλι είναι απασχολημένο ►περιμένει για έναν τυχαίο χρόνο (binary exponential backoff) Όταν ένας κόμβος που μεταδίδει αντιληφθεί σύγκρουση, τότε σταματάει τη μετάδοση, και περιμένει για έναν τυχαίο χρόνο μέχρι να ξαναπροσπαθήσει Χρόνος για την ανίχνευση μιας σύγκρουσης: Αν τ είναι η μέγιστη καθυστέρηση διάδοσης στο καλώδιο, τότε αν γίνει μια σύγκρουση, μπορεί να πάρει μέχρι και 2τ sec μέχρι όλοι οι κόμβοι που συμμετέχουν στην σύγκρουση να την αντιληφθούν και να σταματήσουν την μετάδοση.

22

23 Σημειώσεις: Πιο ακριβής ανάλυση δίνει τον τύπο της σελ. 20. Στην πράξη βέβαια δεν χρησιμοποιούνται σχισμές (η ανάλυση είναι πιο δύσκολη, το αποτέλεσμα όχι πολύ διαφορετικό). Το CSMA/CD μπορούμε να το δούμε και σαν ένα σύστημα κρατήσεων όπου τα mini slots χρησιμοποιούνται για να κάνουν κρατήσεις για τα data packets (δες επόμενα).

24 Πως θα επεκτείνουμε το Ethernet στα 100 Mbps?
CSMA/CD παραδείγματα Παράδειγμα 1 (Ethernet) Ρυθμός μετάδοσης = 10Mbps. Μήκος πακέτων = 1000 bits Μήκος καλωδίου=1.5 km. τ = 5x10-8 sec, β=0.05, e=0.8 Παράδειγμα 2 (GEO δορυφόρος) Καθυστέρηση διάδοσης = ¼ sec β = 2500, e ≈ 0 Το CSMA/CD είναι κατάλληλο μόνο για δίκτυα με μικρές καθυστερήσεις διάδοσης Πως θα επεκτείνουμε το Ethernet στα 100 Mbps? Πως θα επεκτείνουμε το Ethernet στo 1 Gbps?

25 Μετάβαση σε switched LANs
“Παραδοσιακό ” Ethernet Όλοι οι κόμβοι είναι πάνω σε ένα bus, πράγμα που σημαίνει μακρύ καλώδιο. Το πρωτόκολλο είναι το CSMA/CD. “Hub” Ethernet Οι κόμβοι συνδέονται στο hub, το οποίο λειτουργεί ως επαναλήπτης σε όλους. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στα 100 Mbps. Το πρωτόκολλο είναι το CSMA/CD. Ευκολότερο να αυξήσεις ή να μειώσεις τον αριθμό των χρηστών και να εντοπίσεις τυχόν βλάβες.

26 Switched Ethernet Δεν χρησιμοποιεί το CSMA/CD (επομένως είναι εύκολο να αυξήσεις τον ρυθμό μετάδοσης, για παράδειγμα, Gbit Ethernet, 10G Ethernet, κλπ) Οι κόμβοι στέλνουν όποτε θέλουν. Το switch αποθηκεύει τα πακέτα και τα στέλνει στον προορισμό. Τυπικά ένα switch έχει ports O κάθε κόμβος μπορεί να στείλει στο full rate (1/10/100 Gbps).

27

28

29 Ethernet και LANs

30 Ethernet (IEEE 802.3) MAC frame
Εφευρέθηκε από Bob Metcalfe & David Bogs της Xerox. Το πιο δημοφιλές πρωτόκολλο για LANS. 3 γενιές Ethernet (10Mbps, 100Mbps, 1Gbps) Παραδοσιακό Ethernet: MAC frame Preamble 7 bytes of alternating 0s and 1s – receiver sync Not necessary in high-speed Ethernet systems (FastEth, GigE) Start of Frame Delimiter ( – unique sequence -> last chance to synchronize) Source Address, Destination Address (48 bit unique address) Length (Value up to 1518) Data Frame Check Sequence (CRC); Preamble and SFD excluded

31 Ελάχιστο και μέγιστο μήκος πλαισίου Ethernet
Ελάχιστο μήκος – λόγω του CSMA/CD Το πλαίσιο πρέπει να διαρκεί αρκετά ώστε να “γεμίζει” το κανάλι Tο κανάλι έχει ένα συγκεκριμένο μέγιστο μήκος Μέγιστο μήκος – για να εξασφαλίσει fair access Ένας σταθμός δεν θα πρέπει να καταλαμβάνει το κανάλι υπερβολικά πολύ Ethernet διευθύνσεις (ή MAC διευθύνσεις, ή hardware διευθύνσεις, ή layer 2 διευθύνσεις)

32 Φυσικό επίπεδο Ethernet

33 10BASE-T 100BASE-FX Παραδείγματα
twisted-pair wire Physical star topology. Οι σταθμοί συνδέονται στο hub Maximum distance 100 m. Maximum number of hubs is 4 (total span 500 m) 100BASE-FX Δύο fiber-optic cables σε physical star topology Αποστάσεις μέχρι 2km συνολικά; unrepeated 412 m single-mode fiber. Long-wavelength lasers στα NICs

34 LAN segments - repeaters

35 Bridges (ή LAN switches)
Ένα Bridge κάνει επιπλέον filtering των MAC διευθύνσεων. Αν ο προορισμός του πακέτου είναι στο ίδιο segment δεν το περνάει στο διπλανό segment (ούτε περνάει τα collisions, τον θόρυβο, κλπ). Το κάθε segment δουλεύει ανεξάρτητα. Ένα Bridge χρησιμοποιεί μόνο layer 1/2 πληροφορία και συνδέει (συνήθως) όμοια LANs. Δεν κάνει layer 3 δρομολόγηση αλλά χρησιμοποιεί έναν learning algotithm για να φτιάξει πίνακα που λέει τι πρέπει να περνάει και που.

36 Εστω ότι ένα frame φτάνει στο bridge 2. Ο αλγόριθμος που τρέχει είναι

37 Αυτό θα δουλέψει? Δεν πρέπει να έχω loops Για να μην έχουμε πρόβλημα πρέπει τα bridges να οργανωθούν σε ένα spanning tree όπου ένα bridge είναι το root, κλπ. Οι bridges ανταλλάσσουν μηνύματα (BPDUs) για να φτιάξουν το spanning tree.

38 Μπορεί ένα πλαίσιο να χρειαστεί να περάσει από πολλά bridges
Άλλα είδη συνδέσεων

39 Switches Ένα ΝxΝ bridge είναι ουσιαστικά ένα switch με την επιπλέον διαφορά ότι εδώ (συνήθως) το κάθε segment έχει έναν μόνο σταθμό Ο κάθε σταθμός έχει το δικό του σύνδεσμο σε ένα port του switch (no sharing medium). Οι συνδέσεις είναι point-to-point (no CSMA/CD) Μήκη μέχρι και 120km full-duplex Ethernet Store and Forward ή Cut-through Switched Ethernet: Gigabit Ethernet (IEEE 202.3z), 10G Ethernet, etc Πως μπορεί να είναι εσωτερικά το switch (π.χ.)

40 VLANS Ορίζει ένα broadcast domain σε switches
Για να κινηθείς μεταξύ VLANs χρειάζεσαι έναν router (layer 3 device)

41 Δρομολογητές (Routers)
Οι Routers λειτουργούν στο network επίπεδο (layer 3). Συνδέουν διαφορετικά υποδίκτυα. Δρομολογούν (OSPF, RIP algorithms) με βάση τις ΙΡ διευθύνσεις. Πιθανώς επεξεργάζονται και πεδία του πακέτου (TTL field) Θα τους συζητήσουμε όταν φτάσουμε στο network επίπεδο. Π.χ.

42 Το Ethernet υπάρχει 20+ χρόνια
simple, reliable, popular Μειονεκτήματα Ethernet: non-deterministic, no priorities, min frame size

43 Συστήματα Κρατήσεων (Reservation Systems)
Η πολυπλεξία με διαίρεση χρόνου (TDM) σπαταλάει χρόνο όταν οι κόμβοι δεν έχουν δεδομένα. Οι στρατηγικές διευθέτησης συγκρούσεων σπαταλάνε χρόνο και για τις αδρανείς περιόδους και για τις περιόδους συγκρούσεων Η γενική ιδέα της κράτησης είναι να χρησιμοποιεί πολύ μικρά πακέτα για να δεσμεύει το κανάλι και ακολούθως να στέλνει δεδομένα με την ιδανική απόδοση Οι κρατήσεις μπορούν να δημιουργηθούν με TDM, FDM ή με μέθοδο ανταγωνιστικής επίλυσης, αλλά όταν οι κρατήσεις γίνουν, το κανάλι μπορεί να μεταφέρει ένα πακέτο ανά μονάδα χρόνου. διάστημα κράτησης διάστημα κράτησης διάστημα δεδομένων πλαίσιο Κάθε ένας από τους m χρήστες έχει το δικό του διάστημα κράτησης. Κάθε κόμβος μπορεί να δεσμεύσει πολλές σχισμές δεδομένων

44 Κράτηση με Καθυστέρηση Διάδοσης (Reservation with Propagation Delays)
άφιξη καθυστέρηση διάδοσης αναμονή για διάστημα κράτησης αναμονή για την εκχωρημένη σχισμή δεδομένων Όλοι οι κόμβοι χρησιμοποιούν τον ίδιο αλγόριθμο για να κάνουν κρατήσεις σχισμώς Χρησιμοποιείται σε κάποια δορυφορικά δίκτυα (η μετ’ επιστροφής καθυστέρηση διάδοσης ) Διάστημα Δεδομένων > Καθυστέρηση Διάδοσης Τα διαστήματα δεδομένων δεν είναι απαραίτητο να έχουν συγκεκριμένο και αμετάβλητο μήκος (αν και συνήθως έχουν)

45 Κράτηση από Ανταγωνισμό (παράδειγμα) (Reservation by Contention)
άφιξη αναμονή για κράτηση καθυστέρηση διάδοσης αναμονή για τις εκχωρημένες σχισμές δεδομένων η κράτηση γίνεται από ανταγωνισμό (π.χ. Aloha) Αν ένα πακέτο κράτησης συγκρουστεί, η μετάδοσή του επιχειρείται ξανά στο επόμενο διάστημα κράτησης. 1 = χρόνος μετάδοσης δεδομένων ενός χρήστη V= μικροσχισμή(minislot) κράτησης Μέγιστη Ρυθμαπόδοση: (max throughput) Πρέπει να ισχύει : Διάστημα Δεδομένων > Καθυστέρηση Διάδοσης

46 Packet Reservation Multiple Access (PRMA)
Σχισμή 1 Σχισμή 2 Σχισμή 3 Σχισμή 4 Σχισμή 5 Σχισμή 6 15 Αδρανής 3 20 σύγκρουση 2 Πλαίσιο 1 7 9 Πλαίσιο 2 Σύγκρουση Πλαίσιο 3 18 6 Πλαίσιο 4 Πλαίσιο 5 Στρατηγική κράτησης υπάρχει εκεί που το πρώτο πακέτο του κόμβου καταλαμβάνει μια σχισμή στο πλαίσιο και κρατάει τη σχισμή μέχρι να τελειώσει. Εδώ, κάθε κόμβος στέλνει πολλά μικρά πακέτα. Το πρώτο πακέτο χρησιμοποιείται σαν κράτηση Μετά την κατάληψη της σχισμής, αυτή διατηρείται μέχρι τη μετάδοση ολόκληρου του μηνύματος Αν μια σχισμή μείνει αδρανής μια φορά, τότε οι άλλοι κόμβοι προσπαθούν να την καταλάβουν. Παραλλαγές : 1) Χρησιμοποιείται ένα bit στην επικεφαλίδα του πακέτου για να δείξει αν ο κόμβος έχει τελειώσει 2) Κάθε πηγή έχει τη δική της σχισμή στο πλαίσιο. Όταν δεν την χρησιμοποιήσει σε ένα πλαίσιο, οι άλλοι κόμβοι μπορούν να προσπαθήσουν να μεταδώσουν σε αυτή τη σχισμή. Αν συμβεί σύγκρουση, απαγορεύεται στους άλλους κόμβους να μεταδώσουν στη σχισμή αυτή στο επόμενο πλαίσιο.