Στρώμα Ζεύξης Δεδομένων και Πρωτόκολλα αναμετάδοσης. Εισαγωγή στα Δίκτυα Επικοινωνιών 2008 Στρώμα ζεύξης δεδομένων Μ.Ε. Θεολόγου

Transcript

1 Στρώμα Ζεύξης Δεδομένων και Πρωτόκολλα αναμετάδοσης

2 Περίληψη Μεταγωγή κυκλώματος μεταγωγή πακέτου Αρχές λειτουργίας και υπηρεσίες του στρώματος ζεύξης δεδομένων Βασικές λειτουργίες Αί Ανίχνευση και δό διόρθωση σφαλμάτων Έλεγχος ροής Πρωτόκολλα αναμετάδοσης

3 Περιεχόμενα Μεταγωγή κυκλώματος μεταγωγή πακέτου Εισαγωγή στο στρώμα ζεύξης δεδομένων Λειτουργίες του στρώματος ζεύξης δεδομένων Ανίχνευση και διόρθωση σφαλμάτων Πρωτόκολλα αναμετάδοσης

4 Λειτουργίες Δικτύου Μεταφορά πληροφορίας Συνδέσεις (μέσα έ για τη ροή πληροφορίας) ) Συστήματα μετάδοσης Αναπαράσταση πληροφορίας Μεταγωγή Δρομολόγηση t 0 t 1 Δίκτυο

5 Μεταγωγή κυκλώματος Δ Ζ Γ Α Β Ε

6 Μεταγωγή κυκλώματος Α Β Γ Δ Ε Ζ t

7 Μεταγωγή μηνύματος Α Β Γ Δ Ε Ζ t

8 Μεταγωγή πακέτου Α Β Γ Δ Ε Ζ

9 Στρώμα ζεύξης δεδομένων Εφαρμογών Παρουσίασης Συνόδου Μεταφοράς Δικτύου Ζεύξης δεδομένων Ζεύξης Φυσικό

10 Στρώμα ζεύξης δεδομένων: Εισαγωγή Ορολογία: Οι host και οι δρομολογητές είναι κόμβοι Οι επικοινωνιακοί δίαυλοι που συνδέουν γειτονικούς κόμβους δικτύου αποκαλούνται ζεύξεις ενσύρματες ασύρματες LAN Η PDU του στρώματος ζεύξης δεδομένων αποκαλείται πλαίσιο και ενθυλακώνει ένα δεδομενόγραμμα ζεύξη Το στρώμα ζεύξης δεδομένων (data link layer) έχει την ευθύνη να μεταφέρει πακέτα από έναν κόμβο δικτύου σε έναν γειτονικό του κόμβο πάνω από μια ζεύξη

11 Υλοποίηση του στρώματος ζεύξης δεδομένων Συσκευές συνδεδεμένες με φυσικό μέσο: host-router router, router-router, host-host Μονάδα δεδομένων: πλαίσιο (frame) Hl M εφαρμογής Ht M μεταφοράς M δικτύου Πρωτόκολλο δικτύου data link M ζεύξης ζεύξης Hl HnHt φυσικό φυσικό πλαίσιο HnHt HnHt φυσικό μέσο M κάρτα προσαρμογής

12 Επικοινωνία καρτών προσαρμογής πακέτο πακέτο controller controller host εκπομπής πλαίσιο πακέτο host λήψης Πλευρά εκπομπής: Πλευρά λήψης ενθυλακώνει το πακέτο σε ένα πλαίσιο προσθέτει bits για τον έλεγχο λαθών, αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων, έλεγχο ροής, κλπ. ελέγχει για λάθη, αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων, έλεγχο ροής, κλπ εξάγει το πακέτο και το περνά στο ανώτερο στρώμα της πλευράς λήψης

13 Γενικό πλαίσιο λειτουργίας Πραγματική ροή της PDU

14 Αναλογία με τις μεταφορές Το πακέτο μεταφέρεται από διαφορετικά πρωτόκολλα ζεύξης δεδομένων πάνω από διαφορετικές ζεύξεις Π.χ. Ehternet στη πρώτη ζύξ ζεύξη, frame relay στην ενδιάμεση, στην τελευταία Κάθε πρωτόκολλο ζεύξης δεδομένων παρέχει διαφορετικές υπηρεσίες Π.χ. μπορεί να παρέχει ή να μη παρέχει αξιόπιστη μετάδοση Μετακίνηση από Θεσσαλονίκη σε Πάτρα Ταξί: σπίτι αεροδρ. Θεσ/νίκης Αεροπλάνο: Θεσ/νίκη -Aθήνα Μετρό: Αερ. Aθηνών-Στ. ώ Σ Λαρίσης Τραίνο: Στ. Λαρίσης-Πάτρα Επιβάτης: πακέτο Τμήμα μετακίνησης: επικοινωνιακή ζεύξη Μέσο μεταφοράς: πρωτόκολλο ζεύξης δεδομένων Ταξιδιωτικός πράκτωρ: αλγόριθμος δρομολόγησης

15 Τι κάνει το στρώμα ζεύξης Χρησιμοποιεί τις υπηρεσίες του φυσικού στρώματος, δηλαδή τη (μη ασφαλή) μετάδοση δεδομένων, και παρέχει ασφαλή μετάδοση Μετατρέπει τον δίαυλο μεταφοράς bit του φυσικού στρώματος σε ζεύξη πακέτου. Αυτό επιτυγχάνεται με την εφαρμογή ενός συνόλου από διαδικασίες, που ονομάζεται πρωτόκολλο στρώματος ζεύξης δεδομένων.

16 Λειτουργίες στρώματος ζεύξης δεδομένων Πλαισίωση (framing) Ενθυλακώνει το πακέτο στο πλαίσιο, προσθέτοντας επικεφαλίδα (frame) και ουρά (trailer) φυσικές διευθύνσεις στην επικεφαλίδα για την πηγή και τον προορισμό διαφορετικές από τις διευθύνσεις IP Πρόσβαση στη ζεύξη (link access) Ελέγχει την πρόσβαση στο κοινό μέσο στην περίπτωση διαύλων εκπομπής (MAC) Δεν απαιτείται έλεγχος πρόσβασης για ζεύξεις σημείου προς σημείο Αξιόπιστη μετάδοση μεταξύ διαδοχικών κόμβων ζεύξεις με πολλά λάθη (ασυρματικές) ζεύξεις με λίγα λάθη (οπτικές)

17 Λειτουργίες στρώματος ζεύξης δεδομένων Έλεγχος ροής (flow control) ρύθμιση ταχύτητας αποστολής πομπού προς ικανότητα λήψης δέκτη Ανίχνευση λαθών τα λάθη δημιουργούνται από την απόσβεση, θόρυβο, ο δέκτης ανιχνεύει την ύπαρξή των: ειδοποιεί τον δέκτη για επανάληψη ή απορρίπτει το πλαίσιο Διόρθωση λαθών ο δέκτης αναγνωρίζει και διορθώνει λαθη χωρίς να ζητήσει επανάληψη της μετάδοσης Αμφίδρομη, ημιαμφίδρομη (full duplex, half duplex) με hlfd half duplex οι κόμβοι μεταδίδουν εναλλάξ

18 Υπηρεσίες στρώματος ζεύξης δεδομένων Χωρίς σύνδεση και χωρίς επαλήθευση Για πολύ μικρό ρυθμό σφαλμάτων Για εφαρμογές πραγματικού χρόνου (πχ. φωνή) Χρησιμοποιείται στα περισσότερα LAN Χωρίς σύνδεση και με επαλήθευση Για μη αξιόπιστους διαύλους (πχ. ασύρματη ζεύξη) Με σύνδεση ύδ και επαλήθευση Λήψη με την ορθή σειρά Τρεις ξεχωριστές φάσεις

19 Υπηρεσία με σύνδεση Μηχανή 1 Μηχανή 2 Νetwork Data link Νetwork CONNECT.request CONNECT.indication CONNECT.confirm DATA.request DATA.indication CONNECT.response DATA.indication DATA.request DISCONNECT.request DISCONNECT.indication t

20 Πλαισίωση Τεμαχισμός του συρμού bit σε διακριτά πλαίσια και υπολογισμός του αθροίσματος ελέγχου Εισαγωγή γήχρονικών κενών μεταξύ πλαισίων Μέτρηση χαρακτήρων Χαρακτήρες αρχής και τέλους με παραγέμισμα χαρακτήρων Σημαίες αρχής και τέλους με παραγέμισμα bit Παραβίαση της κωδικοποίησης ης του φυσικού στρώματος

21 Χωρίς σφάλματα Μέτρηση η χαρακτήρων Με σφάλματα

22 Χαρακτήρες αρχής και τέλους

23 Σημαία αρχής και τέλους, παραγέμισμα bit Σημαία αρχής Σημαία τέλους Κορμός του πλαισίου

24 Αξιόπιστη μετάδοση Έλεγχος σφαλμάτων Όλα τα πλαίσια παραδίδονται στο στρώμα δικτύου του προορισμού με τη σωστή σειρά Επαληθεύσεις θετικές ή αρνητικές Χρονομετρητές ρη (απώλεια αποστολής) Αύξοντες αριθμοί (διάκριση αντιγράφων)

25 Αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων ενδιαφέρει στα στρώματα εφαρμογής, μεταφοράς, ζεύξης δεδομένων και είναι από τα πιο ενδιαφέροντα θέματα στα δίκτυα. διαδικασία αποστολής διαδικασία λήψης αξιόπιστος δίαυλος πρωτόκολλο αξιόπιστης μεταφοράς δεδομένων πρωτόκολλο αξιόπιστης μεταφοράς δεδομένων αναξιόπιστος δίαυλος παρεχόμενη υπηρεσία υλοποίηση της υπηρεσίας τα χαρακτηριστικά το αναξιόπιστου διαύλου καθορίζουν την πολυπλοκότητα του πρωτοκόλλου αξιόπιστης μετάδοσης δεδομένων (rdt)

26 Αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων rdt_send(): καλείται από άνω (π.χ., από app.) για να παραδοθούν τα δεδομένα που προορίζονται για το ανώτερο στρώμα του δέκτη deliver_data(): καλείται από την rdt για την παράδοση δεδομένων προς τα άνω πλευρά εκπομπής πρωτόκολλο αξιό- πιστης μεταφοράς δεδομένων πρωτόκολλο αξιό- πιστης μεταφοράς δεδομένων πλευρά λήψης αναξιόπιστος δίαυλος udt_send(): καλείται από την rdt, για τη μεταφορά πακέτου πάνω από τον αναξιόπιστο ξό δίαυλο προς τον δέκτη rdt_rcv(): καλείται όταν το πακέτο φθάνει στην πλευρά λήψης του διαύλου

27 Έλεγχος ροής Αντιμετώπιση της κατάστασης που ένας πομπός μεταδίδει ταχύτερα από ότι μπορεί να δεχτεί ο δέκτης Μηχανισμός ανάδρασης, ώστε ο πομπός να γνωρίζει κατά πόσο ο δέκτης είναι σε θέση να ακολουθήσει Υπάρχουν διάφορα σχήματα ελέγχου ροής. Εμποδίζουν την αποστολή πλαισίων μέχρις ότου δώσει άδεια ο δέκτης, άμεσα ή έμμεσα

28 Έλεγχος λαθών Ο θόρυβος ρβςείναι ένα ανεπιθύμητο σήμα που προστίθεται στο μεταδιδόμενο σήμα και προκαλεί την αλλοίωσή του στον δέκτη (αλλοιώνονται κάποια bit). Δύο τρόποι αντιμετώπισης των λαθών: η διόρθωση με κώδικες διόρθωσης λαθών η αναμετάδοση (αφού χρησιμοποιηθούν κώδικες ανίχνευσης λαθών).

29 Έλεγχος λαθών bit πληροφορίας bit πληροφορίας Υπολογισμός bit ελέγχου Δίαυλος Επαναϋπολογισμός των bit ελέγχου Συγκριτής bit Λαμβανόμενα ελέγχου bit ελέγχου Η πληροφορία γίνεται δεκτή αν τα bit ελέγχου ταιριάζουν

30 Κωδικοποίηση Η ανίχνευση ή η διόρθωση λαθών μέσω κωδίκων βασίζεται στον πλεονασμό. Στην κωδικοποίηση κατά τμήματα μήκους k για κάθε τμήμα παράγεται ένα νέο τμήμα μήκους n (n >k) τα πρόσθετα r = n-k bits λέγονται bits ελέγχου και προκύπτουν από συνδυασμό των προηγουμένων k από ένα σύνολο με αρχικά 2 k δυνατές «λέξεις» παίρνουμε 2 n δυνατές λέξεις (μήκους n) από αυτές μόνο οι 2 k είναι οι παραδεκτές «κωδικές λέξεις», δηλ. ορθές.

31 Κωδικοποίηση Αν συμβούν λάθη: Η νέα λέξη θα πέσει με μεγάλη πιθανότητα σε μια από τις 2 n - 2 k μη παραδεκτές λέξεις και θα ανιχνευθεί ως εσφαλμένη Εφόσον «μοιάζει» με μια από τις κωδικές λέξεις θα μπορέσει να «διορθωθεί». Ο αριθμός των θέσεων στις οποίες διαφέρουν δύο κωδικές λέξεις καλείται απόσταση Hamming Οι ιδιότητες ανίχνευσης και διόρθωσης λαθών ενός κώδικα εξαρτώνται από την απόσταση Hamming του

32 Κωδικοποίηση Κώδικας με μικρές αποστάσεις λέξεων Κώδικας με επαρκείς αποστάσεις λέξεων o o o x x o o x x x o o x o x o o o o o x x o o o o x o x o x o o o x x o o x = κωδική λέξη o = μη κωδική λέξη Η ανίχνευση d λαθών απαιτεί απόσταση d+1 Η διόρθωση d λαθών απαιτεί απόσταση 2d+1

33 Παράδειγμα κώδικα διόρθωσης Κώδικας με τέσσερις έγκυρες κωδικές λέξεις Η απόσταση κώδικα είναι 5 Μπορεί να διορθώνει μέχρι διπλά λάθη

34 Ανίχνευση λαθών: έλεγχος ισοτιμίας Προσθήκη ενός bit ισοτιμίας για κάθε d bits δεδομένων, ώστε ο αριθμός των 1 σε κάθε d+1 bits δεδομένων και ισοτιμίας να είναι άρτιος (ή περιττός). Ανιχνεύεται σίγουρα το πολύ ένα λάθος. Παρατήρηση: τα λάθη εμφανίζονται γενικά κατά ριπές, δηλαδή, αντιστρέφονται αρκετά διαδοχικά bits

35 Δισδιάστατος έλεγχος ισοτιμίας Η τελευταία στήλη αποτελείται από τα bit ελέγχου της κάθε σειράς Η τελευταία σειρά αποτελείται από τα bit ελέγχου της κάθε στήλης

36 Δισδιάστατος έλεγχος ισοτιμίας Μονό λάθος Διπλό λάθος Τριπλό Τετραπλό λάθος λάθος

37 Άθροισμα ελέγχου στο Internet Στόχος: ανίχνευση λαθών (π.χ. αντεστραμ.ένα bit) σε μεταδιδόμενο τμήμα πληροφορίας Πομπός: εκλαμβάνει τα περιεχόμενα του τμήματος πληροφορίας ως ακεραίους των 16-bit άθροισμα ελέγχου: πρόσθεση (mod-2) των περιεχομένων και λήψη του συμπληρώματος ως προς 1 του αθροίσματος ο πομπός τοποθετεί την τιμή του αθροίσματος στο πεδίο checksum Δέκτης: υπολογίζει το άθροισμα ελέγχου του λαμβανόμενου τμήματος ελέγχει αν το υπολογισθέν άθροισμα ισούται με την τιμή : ΟΧΙ - ανιχνεύθηκε σφάλμα ΝΑΙ - δεν ανιχνεύθηκε σφάλμα. Αλλά μπορεί να υπάρχουν σφάλματα.

38 Κυκλικός κώδικας πλεονασμού (Cyclic Redundancy Check, CRC) Δοθέν πλήθος δεδομένων D, θεωρείται ως πολυώνυμο D(x) θεωρούμε τον συρμό των 0 και 1 ως συντελεστές ενός πολυωνύμου π.χ. το ως x 4 +x+1x η πρόσθεση και αφαίρεση είναι modulo 2, δηλαδή, παρόμοια με το αποκλειστικό Η (XOR) Επιλέγουμε πολυωνυμική γεννήτρια G(x) με r+1 bit, όπου το r αναφέρεται ως βαθμός του G(x) ) Ο βαθμός και οι όροι του G(x) επιλέγονται ανάλογα με το είδος των λαθών που επιθυμούμε να ανιχνεύονται

39 Κυκλικός κώδικας πλεονασμού Πρόσθεση: Πολ/σμός: (x 7 + x 6 +1) +(x 6 + x 5 ) = x 7 +(1 +1)x 6 +x 5 +1 = x 7 + x 5 +1 (x+1)(x 2 +x+1) =x 3 +x 2 +x+x 2 +x+1=x 3 +1 Διαίρεση: x 3 + x 2 + x = q(x) πηλίκο x 3 + x + 1 ) x 6 + x 5 x 6 + x 4 + x 3 διαιρετέος διαιρέτης x 5 + x 4 + x 3 x 5 + x 3 + x 2 x 4 + x 2 x 4 + x 2 + x x = r(x) υπόλοιπο

40 Κυκλικός κώδικας πλεονασμού

41 Βήματα: Κυκλικός κώδικας πλεονασμού 1) Πολ/σμός του D(x) με x n-k (τοποθέτηση μηδενικών στις (r = n-k) θέσεις χαμηλότερης τάξης) 2) Διαίρεση του x n-k D(x) με το G(x) πηλίκο υπόλοιπο x n-k D(x) = D(x) Q(x) + R(x) 3) Πρόσθεση του υπολοίπου R(x) στο x n-k m(x) (τοποθέτηση η ητων bit ελέγχου στις n-k θέσης χαμηλότερης τάξης) T(x) = x n-k D(x) + R(x) μεταδιδόμενη κωδική λέξη

42 Κυκλικός κώδικας πλεονασμού Πολυώνυμο γεννήτρια: G(x)= x 3 + x + 1 Πληροφορία: (1100) D(x) = x 3 +x 2 Πολ/σμός: x 3 D(x) = x 6 + x 5 x 3 + x 2 + x 1110 x 3 + x + 1 ) x 6 + x 5 x 6 + x 4 + x ) x 5 + x 4 + x x 5 + x 3 + x x 4 + x x 4 + x 2 +x 1011 x 010 T(x) = x 6 + x 5 + x T = ( )

43 Κυκλικός κώδικας πλεονασμού D ( x) = x x D(x) 3 Κωδικοποιητής για το G( x) = x + x g 0 = 1 g 1 =11 reg 0 + reg 1 reg 2 g 3 = 1 ρολόï είσοδος reg 0 reg 1 reg =d =d =d d =d bit ελέγχου: r 0 = 0 r 1 = 1 r 2 = 0 γχ R(x) = x

44 Κυκλικός κώδικας πλεονασμού (Πομπός) ό T(x) + T(x)+e(x) ( ) (Δέκτης) e(x) Σφάλματα Μετά τη λήψη: [T(x)+e(x)]/G(x)=0+e(x)/G(x) Λάθη που έχουν το G(x) ως παράγοντα, περνούν απαρατήρητα

45 Ανίχνευση λαθών 1. Απλά λάθη: e(x) = x i 0 i n-1 Αν το g(x) έχει περισσότερους από έναν όρους, δεν μπορεί να διαιρέσει το e(x) 2. Διπλά λάθη: e(x) = x i + x j 0 i < j n-1 = x i (1 + x j-i ) Αν το g(x) δεν διαιρείται με x και δεν διαιρεί το (1 + x j-i ) για j-i 2 n-k Περιττός αριθμός λαθών: e(1) =1 αν ο αριθμός των λαθών είναι περιττός. Αν το g(x) έχει το (x+1) ως παράγοντα,, τότε το g(1) ) = 0 και όλες οι κωδικές λέξεις έχουν άρτιο αριθμό από 1.

46 Παραδείγματα G(x)

47 Πρωτόκολλα αναμετάδοσης Αντικειμενικός σκοπός: η μετατροπή ενός αναξιόπιστου διαύλου μετάδοσης πλαισίων σε αξιόπιστο δίαυλο Τα πλαίσια που δεν λαμβάνονται σωστά αναμεταδίδονται Ο πομπός πληροφορείται τα σφάλματα μετάδοσης από χρονόμετρα και επαληθεύσεις Τα πρωτόκολλα αναμετάδοσης είναι σωστά, αν μπορεί ο δέκτης να λαμβάνει ακριβώς ένα σωστό αντίγραφο από κάθε πλαίσιο Η απόδοση ενός πρωτοκόλλου αναμετάδοσης είναι ο λόγος του μέγιστου μέσου ρυθμού παράδοσης σωστών πλαισίων προς τον ρυθμό μετάδοσης πλαισίων στον δίαυλο

48 Αξιόπιστη ημετάδοση δεδομένων Θα εισάγουμε προδευτικά τις λειτουργίες στον πομπό και στον δέκτη για αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων Θα θεωρήσουμε μονόφορη μετάδοση δεδομένων, αλλά οι πληροφορίες ρ ελέγχου θα μεταδίδονται και προς τις δύο κατευθύνσεις

49 Αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων (Ι)

50 Αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων (ΙΙ) O δίαυλος εισάγει λάθη στα μεταδιδόμενα bit

51 Αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων (ΙΙΙ) Ο δίαυλος εισάγει λάθη στα μεταδιδόμενα bit

52 Αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων (ΙV)

53 Πρωτόκολλο παύσης και αναμονής (Ι) Stop and Wait Protocol (SWP) Το απλούστερο πρωτόκολλο αναμετάδοσης Όταν ο δέκτης λαμβάνει ένα σωστό πλαίσιο, στέλνει επαλήθευση πίσω στον πομπό Ο πομπός στέλνει αντίγραφο του πλαισίου, αν δεν λάβει επαλήθευση σε Τ sec Οι επαληθεύσεις είναι αναρίθμητες

54 Πρωτόκολλο παύσης και αναμονής (IΙ) Τ Τ Τ 0 ACK 1 1 ACK ACK ACK ACK

55 Πρωτόκολλο παύσης και αναμονής (IΙΙ) Τ 0 0 ACK 1 ACK 2 ACK 0 0 ACK

56 Πρωτόκολλο εναλλασσόμενου bit (Ι) Alternate Bit Protocol (ABP) Παρόμοιο με το παύσης και αναμονής Ουσιαστική διαφορά: ο πομπός δεν έχει άνω όριο για τον χρόνο αναμονής Τ για την άφιξη των επαληθεύσεων Επιπλέον, προστίθεται και αύξων αριθμός στις επαληθεύσεις Ο πομπός αριθμεί τα πλαίσια διαδοχικά 0, 1, 0, 1 Όταν ο δέκτης λάβει σωστό πλαίσιο, στέλνει επαλήθευση με τον ίδιο αύξοντα αριθμό

57 Πρωτόκολλο εναλλασσόμενου bit (IΙ) Τ 0 0 ACK0 1 ACK0 ACK0 0 0 ACK0

58 Πρωτόκολλο εναλλασσόμενου bit (IΙI)

59 Πρωτόκολλο εναλλασσόμενου bit (IV)

60 Stop and Wait: Εμπλεκόμενα μεγέθη TF 0 S TA ACK 1 ACK 2 D ACK 0 1 ACK TF = (μήκος πλαισίου σε bit)/(ταχύτητα μετάδοσης καναλιού σε bps) TA= (μήκος επιβεβαίωσης σε bit)/(ταχύτητα μετάδοσης καναλιού σε bps) D = χρόνος διάδοσης από τον πομπό στον δέκτη = =(απόσταση πομπού δέκτη)/(ταχ. διάδοσης στο μέσο*) S = ελάχιστο χρονικό διάστημα μέχρι την επόμενη εκπομπή * Της τάξης μεγέθους της ταχύτητας του φωτός, π.χ m/sec

61 Stop and Wait: Απόδοση χωρίς σφάλματα (I) TF 0 S TA ACK 1 ACK 2 D ACK 0 1 TF D ACK η = TF TF = S 2 D + TF + TA

62 Stop and Wait: Απόδοση χωρίς σφάλματα (II) S TF TA D ACK ACK 0 1 ACK Παράδειγμα: απόσταση 100 km, ταχύτητα μετάδοσης 56kb/sec, ταχύτητα διάδοσης m/s, πλαίσια μήκους 1000 bit, επιβεβαίωση 48 bit: ACK TF = 1000 TA = D = 100 / / sec = msec sec = msec / sec = 0.36 μsec TF TF TF 1000 η = = = S 2 D + TF + TA TF + TA 1050 = 0.95

63 Stop and Wait: Απόδοση χωρίς σφάλματα (III) Για μεγάλη καθυστέρηση διάδοσης, η απόδοση είναι κακή Παράδειγμα: R = 1 Gbps, D = 15 ms, μήκος πλαισίου F = 1 kbyte F 8000 bits TF = = = 8 sec R 10 μ 9 bps U πομπού : χρησιμοποίηση ποσοστό του χρόνου που ο πομπός απασχολήθηκε με την αποστολή U πομπού = TF 2D + TF = 0.008ms ms = Πλαίσιο 1 kbyte κάθε 30 ms 33 kbyte/sec ή 264 kbps διέλευση πάνω από ζεύξη 1 Gbps Το πρωτόκολλο περιορίζει ρ τη χρησιμοποίηση η η των φυσικών πόρων!

64 Stop and Wait: Απόδοση χωρίς σφάλματα (IV) t=f/r 2D t=2d+f/r U πομπού = TF 2D + TF = ms ms =

65 Stop and Wait: Απόδοση με σφάλματα T S TF TF TA D TF E ( X ) = ps + (1 p){ T + E( X )} ACK D ACK 1 p TF E( X ) = S + T ηswp = p 1 p S + T p

66 Alternate Bit Protocol: Απόδοση Καλύτερη απόδοση από εκείνη του SWP δεδομένου ότι ο πομπός μπορεί να επιλέξει μικρότερο Τ Αν πχ. ο δίαυλος είναι αμφίδρομος μπορεί Τ = TF Η έκφραση για την απόδοση είναι η ίδια με εκείνη του SWP TF η ABP = p S + T 1 p Αν η μετάδοση είναι αμφίδρομη, τότε μπορεί ο πομπός να επιλέξει Τ = TF και να στέλνει τα πλαίσια το ένα πίσω από το άλλο.

67 Πρωτόκολλα συνεχούς παροχής

68 Πρωτόκολλα συνεχούς παροχής t=f/r 2D t=2d+f/r U πομπο ύ = 3TF 0.024ms = 2 D + TF ms =

69 Πρωτόκολλο οπισθοδρόμησης ρμηης κατά Ν (Ι) Go Back N Έχει μεγαλύτερη απόδοση από το ΑΒΡ Αποστέλλονται αρκετά πλαίσια από τον πομπό πριν λάβει επαλήθευση Ο πομπός επιλέγει έναν ακέραιο W, το μέγεθος παραθύρου, και ένα χρόνο αναμονής Τ W TF, όπου TF ο χρόνος μετάδοσης ενός πλαισίου.

70 Πρωτόκολλο οπισθοδρόμησης κατά Ν (ΙΙ) W Window size W

71 Πρωτόκολλο Go Back N (IIΙ) ACK0 ACK1 ACK2 ACK3 6 ACK4 ACK0 ACK1 ACK2 ACK3 ACK

72 Πρωτόκολλο ο Go Back N (IV) ACK0 ACK1 ACK1 ACK0 ACK1 ACK1 ACK Λάθος Εκτός σειράς

73 Πρωτόκολλο Go Back N (V)

74 Go-Back-N: Απόδοση χωρίς σφάλματα (I) S W TF ACK0 ACK1 ACK2 ACK3 ACK0 ACK1 ACK2 ACK3 ACK

75 Go-Back-N: Απόδοση χωρίς σφάλματα (II) W TF S ACK0 ACK1 ACK2 ACK3 ACK0 ACK0 ACK1 ACK2 ACK3 ACK

76 Go Back N: απόδοση χωρίς σφάλματα (III) Αν S W TF, o πομπός μεταδίδει τα πλαίσια 0,1,, W-1 και στη συνέχεια περιμένει την πρώτη επαλήθευση να φθάσει μετά από χρόνο S. Έτσι, χωρίς λάθη, ο πομπός μεταδίδει W πλαίσια κάθε S sec, οπότε η = W TF/S. Αν S < W TF, ο πομπός συνεχίζει να στέλνει πλαίσια και η απόδοση του πρωτοκόλλου είναι 1. W TF ηgbn = min 1, S η >η GBN SW

77 Go Back N: Aπόδοση με σφάλματα: TF S T ACK0 ACK1 ACK1 ACK1 ACK1 ACK0 ACK1 ACK1 ACK1 ACK ACK2 Για απλότητα, υποθέτουμε ότι T = S = W TF. E ( X ) = ptf + (1 p){ S + E( X )} 1 p 1 E( X ) = TF + S ηgbn = p S 1 p 1+ + TF p

78 Παράδειγμα Για S = 20TF και p = 0.9 και p = 0.99, βρίσκουμε αντίστοιχα η GBN =031και 0.31 η GBN = 0.83 Υποθέτοντας Τ = TF στο ΑΒΡ, βρίσκουμε ότι η ΑΒΡ = για p = 0.9 και η ΑΒΡ 0.05 για p = 0.99

79 Πρωτόκολλο επιλεκτικής επανάληψης (Ι) Selective Repeat Protocol (SRP) Εξαλείφει τις μη αναγκαίες επαναμεταδόσεις Το παράθυρο λήψης είναι μεγαλύτερο από ένα πλαίσιο, ώστε ο δέκτης να μπορεί να δέχεται πλαίσια εκτός σειράς Ο μηχανισμός αναμετάδοσης τροποποιείται, ώστε να αναμεταδίδονται συγκεκριμένα πλαίσια.

80 Πρωτόκολλο επιλεκτικής επανάληψης (IΙ)

81 Πρωτόκολλο επιλεκτικής επανάληψης (IΙI) Window size W Window size W

82 Πρωτόκολλο επιλεκτικής επανάληψης (IV)

83 Πρωτόκολλο επιλεκτικής επανάληψης (V) ACK0 ACK1 ACK2 ACK3 6 ACK4 ACK0 ACK1 ACK2 ACK3 ACK

84 Πρωτόκολλο επιλεκτικής επανάληψης (VI) ACK0 5 ACK1 NAK2 ACK1 ACK1 ACK0 ACK1 NAK2 ACK1 ACK ACK4 5

85 Πρωτόκολλο επιλεκτικής επανάληψης (VII)

86 Πρωτόκολλο επιλεκτικής επανάληψης (VIII) (b)

87 Selective Repeat: απόδοση χωρίς σφάλματα Όπως και στο Go Back N, για παράθυρο μετάδοσης W: Αν S W TF,, η = W TF/S. Αν S < W TF, η = 1. W TF ηsrp = min 1, S

88 Selective Repeat, απόδοση με σφάλματα: Ρ S ACK0 ACK1 NAK2 ACK1 ACK4 5 ACK0 ACK1 NAK2 ACK1 ACK Για πολύ μεγάλο W, ο αποστολέας συνεχίζει να στέλνει διαρκώς. Παρουσία λαθών, ο ολικός χρόνος μετάδοσης πακέτου είναι TF / p και η απόδοση: η SRP η SRP = p