Το Υπο-Επίπεδο Πρόσβασης στο Μέσο Μετάδοσης (Medium Access Control MAC)

Το Υπο-Επίπεδο Πρόσβασης στο Μέσο Μετάδοσης (Medium Access Control MAC) Διαφάνειες στα πλαίσια του μαθήματος: Δίκτυα Υπολογιστών Τμήμα Πληροφορικής και Τεχνολογίας Υπολογιστών, ΤΕΙ Λαμίας Πέτρος Λάμψας 2007

Προτεινόμενη Βιβλιογραφία I. Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, Jim Kurose & Keith Ross, 2 nd edition, Addison-Wesley II. Computer Networks, Andrew S. Tanenbaum, 4 th Edition, Prentice-Hall III. IV. Switched, Fast and Gigabit Ethernet, Robert Bryer & Sean Riley, 3 rd edition, New Riders Data and Computer Communications, William Stallings, 7 th Edition, Prentice- Hall Σελίδα 2

Στόχοι της Ενότητας H παρουσίαση μεθόδων πρόσβασης στο μέσο μετάδοσης Η παρουσίαση πρωτοκόλλων τυχαίας πρόσβασης σε τοπικά δίκτυα Η μελέτη του πρωτοκόλλου CSMA/CD και της παραλλαγής του που ονομάζεται Ethernet H παρουσίαση των τυποποιήσεων που αφορούν στις διάφορες παραλλαγές και εξελίξεις του Ethernet Η παρουσίαση πρωτοκόλλων και τεχνολογιών για ασύρματα δίκτυα Σελίδα 3

Δίκτυα Εκπομπής (Broadcast) Δίκτυα Εκπομπής (σε αντίθεση με τα δίκτυα σημείουπρος-σημείο) είναι αυτά που αποτελούνται από ένα μέσο μετάδοσης στο οποίο συνδέονται όλοι οι σταθμοί Οι δίαυλοι εκπομπής αναφέρονται και ως δίαυλοι πολλαπλής πρόσβασης (multiaccess channels) ήδίαυλοι τυχαίας πρόσβασης Τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται για να καθορίσουν τη σειρά μετάδοσης σε ένα τέτοιο μέσο, ανήκουν σε ένα υποεπίπεδο του Επιπέδου Ζεύξης Δεδομένων, το υποεπίπεδο Πρόσβασης στο Μέσο Μετάδοσης Σελίδα 4

Μοντέλο Αναφοράς OSI και Τοπικά Δίκτυα Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical LLC MAC PHY PMD Σελίδα 5

Λειτουργίες Υποεπιπέδων LLC MAC PHY PMD LLC Logical Link Control: (απο)πολυπλέκει πακέτα από τα επίπεδα δικτύου MAC Media Access Control: μορφές πλαισίων, διευθυνσιοδότηση, διαμοιρασμός του μέσου PHY Physical Medium Independent: κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση bits σε παλμούς, συγχρονισμός ρολογιών των σταθμών PMD Physical Medium Dependent: χειρισμός υλικού και σύνδεσης στο φυσικό μέσο Σελίδα 6

Διασυνδέσεις μεταξύ επιπέδων Σελίδα 7

ΙΕΕΕ 802 και OSI Σελίδα 8

Λειτουργίες των Υποεπιπέδων Σεόλαταπρωτόκολλα ΙΕΕΕ 802, το επίπεδο ζεύξης δεδομένων διαιρείται σε δύο υποεπίπεδα: το υποεπίπεδο ελέγχου πρόσβασης στο μέσο μετάδοσης (Media Access Control, MAC), και το υποεπίπεδο πελατών MAC ή αλλιώς και υποεπίπεδο LLC (Logical Link Control) Σελίδα 9

Υποεπίπεδο Ελέγχου Λογικού Συνδέσμου (Logical Link Control LLC) Καλύπτεται σε μια ξεχωριστή τυποποίηση ΙΕΕΕ 802.2 που είναι γενική για τα τοπικά δίκτυα Σκοπός: Διεπαφή με τα υψηλότερα επίπεδα Διόρθωση λαθών Έλεγχος ροής Υπάρχουν 3 είδη: Type 1: μη-αξιόπιστη μετάδοση πακέτων (το χρησιμοποιεί το ΙΡ) Type 2: αξιόπιστη υπηρεσία με σύνδεση Type 3: πακέτα δεδομένων με επαλήθευση Σελίδα 10

Υποεπίπεδο MAC και Φυσικό Επίπεδο Σελίδα 11

ΥποΕπίπεδο Πρόσβασης στο Μέσο Μετάδοσης (MAC) Το υποεπίπεδο MAC ελέγχει την πρόσβαση του κόμβου στo μέσο μετάδοσης Το υποεπίπεδο MAC είναι πολύ σημαντικό στα Τοπικά Δίκτυα, διότι συχνά χρησιμοποιείται δίαυλος πολλαπλής πρόσβασης (σε αντίθεση με τα WAN που χρησιμοποιούν συνδέσεις σημείου-προς-σημείο) Το βασικό ερώτημα που πρέπει να απαντηθεί είναι o τρόπος διαμοιρασμού του δικαιώματος χρήσης ενός διαύλου εκπομπής μεταξύ ανταγωνιζομένων χρηστών Υπάρχουν στατικά και δυναμικά σχήματα ανάθεσης ενός διαύλου Σελίδα 12

Έλεγχος Πρόσβασης στο Μέσο Μετάδοσης Πέτρος Λάμψας 2007

Έλεγχος Πρόσβασης στο Μέσο Μετάδοσης (Media Access Control) Τρεις τύποι ελέγχου πρόσβασης στο μέσο μετάδοσης: Τμηματοποίηση καναλιού (Channel Partitioning) TDMA, FDMA, CDMA Τυχαία πρόσβαση (Random Access) Ανταγωνισμός για κάθε πακέτο Aloha, CSMA, CSMA/CD Πρόσβαση «Με τη σειρά» ( Taking-turns ) Σελίδα 14

Τμηματοποίηση Καναλιού (Channel Partitioning) Πέτρος Λάμψας 2007

Τμηματοποίηση Καναλιού Χωρισμός του καναλιού σε μικρότερα «κομμάτια» (χρονικές σχισμές, συχνότητα, κωδικός) και ανάθεση του κομματιού στον κόμβο για αποκλειστική χρήση Time Division Multiple Access TDMA: σε κάθε γύρο, κάθε σταθμός παίρνει μια σχισμή σταθερού μήκους (μήκος = χρόνος μετάδοσης πακέτου). Υπάρχουν αχρησιμοποίητες σχισμές Frequency Division Multiple Access FDMA: χωρισμός του φάσματος σε ζώνες συχνοτήτων και ανάθεσή τους σε χρήστες Code Division Multiple Access CDMA: ένας μοναδικός κωδικός ανατίθεται σε κάθε χρήστη με τον οποίο κωδικοποιεί τα δεδομένα. Όλοι μοιράζονται την ίδια συχνότητα (χρήση: ασύρματα κανάλια) Σελίδα 16

Στατική Εκχώρηση και Δίκτυα Δεδομένων Τι γίνεται αν το φάσμα διαιρείται σε Νπεριοχέςκαι λιγότεροι από Ν χρήστες ενδιαφέρονται για επικοινωνία; Τι συμβαίνει στην περίπτωση που περισσότεροι από Ν χρήστες ενδιαφέρονται να επικοινωνήσουν; Ακόμα και αν υποθέσουμε ότι ο αριθμός των χρηστών μπορεί να κρατηθεί σταθερός, τι γίνεται όταν μερικοί χρήστες είναι «ήσυχοι» (δηλ. δεν μεταδίδουν); Στα συστήματα υπολογιστών η κίνηση των δεδομένων είναι με ξεσπάσματα (μέγιστηπροςμέσηκίνηση1000:1) Τι γίνεται με τα δεδομένα πραγματικού χρόνου; Σελίδα 17

Τυχαία Πρόσβαση (Random Access) Πέτρος Λάμψας 2007

Δυναμική Εκχώρηση Διαύλου Υποθέσεις Εργασίας Μοντέλο Σταθμού: Αποτελείται από Ν ανεξάρτητους σταθμούς που παράγουν πλαίσια προς μετάδοση Μοντέλο Διαύλου: Χρησιμοποιείται ένας δίαυλος και όλοι οι σταθμοί μπορούν να εκπέμψουν και να λάβουν. Όσον αφορά στο υλικό όλοι οι σταθμοί είναι ισοδύναμοι Συγκρούσεις (Collisions): Εάν δύο πλαίσια μεταδοθούν ταυτόχρονα επικαλύπτονται χρονικά και το σήμα που προκύπτει είναι ακατανόητο = σύγκρουση Όλοι οι σταθμοί μπορούν να ανιχνεύουν συγκρούσεις Τα πλαίσια που συγκρούονται πρέπει να μεταδίδονται αργότερα Σελίδα 19

Δυναμική Εκχώρηση Διαύλου Υποθέσεις Εργασίας (συνέχεια) Συνεχής Χρόνος: Η μετάδοση του πλαισίου μπορεί να αρχίσει οποιαδήποτε στιγμή Διακριτός Χρόνος: Ο χρόνος διαιρείται σε χρονικά διαστήματα (σχισμές slots).κάθε σχισμή μπορεί να είναι άδεια, να περιέχει μια επιτυχή μετάδοση ή μια σύγκρουση Ανίχνευση Φορέα (Carrier Sense): Οι σταθμοί μπορούν (ή όχι) να διακρίνουν αν ο δίαυλος είναι κατειλημμένος πριν δοκιμάσουν να τον χρησιμοποιήσουν. Αν είναι κατειλημμένος, κανένας σταθμός δεν δοκιμάζει να τον χρησιμοποιήσει αν δεν ελευθερωθεί Σελίδα 20

Πρωτόκολλα Πολλαπλής Πρόσβασης: ALOHA Υπάρχουν δύο παραλλαγές του ALOHA: το καθαρό ALOHA (pure ALOHA) και το ΑLΟΗΑ με σχισμές (slotted ALOHA) Στο καθαρό ALOHA η βασικήιδέαείναιαπλή: οι χρήστες μεταδίδουν όποτε έχουν κάτι να μεταδώσουν Προφανώς θα υπάρξουν συγκρούσεις και τα συγκρουόμενα πλαίσια θα καταστραφούν Ο πομπός μπορεί πάντοτε να διαπιστώσει το κατά πόσον ή όχι το πλαίσιό του καταστράφηκε ακούγοντας το δίαυλο, όπωςκαιοιάλλοιχρήστες Σελίδα 21

Καθαρό ALOHA Σελίδα 22

Καθαρό ALOHA (συνέχεια) Αν το πλαίσιο καταστραφεί, ο πομπός περιμένει ένα τυχαίο χρονικό διάστημα και το στέλνει ξανά Συστήματα στα οποία πολλοί χρήστες μοιράζονται ένα κοινό δίαυλο κατά τρόπο που μπορεί να οδηγήσει σε συγκρούσεις ονομάζονται συστήματα ανταγωνισμού (contention systems) H απόδοση στο ALOHA αυξάνει όταν τα πλαίσια έχουν το ίδιο μέγεθος Όσο περισσότεροι χρήστες υπάρχουν τόσο χαμηλότερη η απόδοση του συστήματος Σελίδα 23

Καθαρό ALOHA (συνέχεια) Σελίδα 24

Απόδοση του καθαρού Aloha P(επιτυχίας μετάδοσης*) = P(ο κόμβος να μεταδίδει). Απόδοση είναι το ποσοστό των επιτυχών μεταδόσεων όταν υπάρχουν πολλοί κόμβοι και ο καθένας με πολλά πλαίσια να στείλει P(να μη μεταδίδει άλλος στο [t 0-1, t 0 ]. P(να μη μεταδίδει άλλος στο [t 0, t 0 +1] = p. (1-p) N-1. (1-p) N-1 =p. (1-p) 2(N-1) Παίρνοντας το όριο ενώ το Ν τείνει στο άπειρο, έχουμε: μέγιστη απόδοση = 1/(2e) = 0,18 (*) Υποθέτουμε ότι κάθε μετάδοση διαρκεί μια μονάδα χρόνου Σελίδα 25

ALOHA με σχισμές (slotted ALOHA) Μια βελτίωση στο ALOHA, επιτυγχάνεται με το χωρισμό του χρόνου σε διακριτά τμήματα, με το καθένα να αντιστοιχεί σε ένα πλαίσιο Η μετάδοση δε συμβαίνει οποτεδήποτε υπάρχει κάποια πληροφορία, αλλά στην έναρξη της επόμενης σχισμής Λόγω του ότι μειώνεται η περίοδος ανταγωνισμού στο μισό, η (μέγιστη) απόδοσή του είναι διπλάσια από αυτή του ALOHA Σελίδα 26

Απόδοση του ALOHA με σχισμές Υποθέτουμε N κόμβους με πολλά πλαίσια για αποστολή, και ο καθένας μεταδίδει σε κάθε σχισμή με πιθανότητα p Πιθανότητα ότι κάποιος κόμβος επιτυγχάνει σε μια σχισμή = p(1-p) N-1 Πιθανότητα ένας από όλους να έχει επιτυχία = Np(1-p) N-1 Για μέγιστη απόδοση με Ν κόμβους, βρες το p* που μεγιστοποιεί το Np(1-p) N-1 Για πολλούς κόμβους, παίρνουμε το όριο του Np*(1-p*) N-1 καθώς το Ν τείνει στο άπειρο, που δίνει 1/e = 0.37 Καλύτερη περίπτωση: το κανάλι χρησιμοποιείται για χρήσιμες μεταδόσεις το 37% του χρόνου! Σελίδα 27

Συστήματα ALOHA Σελίδα 28

Πρωτόκολλα Πολλαπλής Πρόσβασης με Ανίχνευση Φορέα (CSMA) Στα τοπικά δίκτυα είναι δυνατόν οι σταθμοί να ανιχνεύουν τη λειτουργία των άλλων σταθμών και να προσαρμόζουν ανάλογα τη συμπεριφορά τους Τα πρωτόκολλα όπου οι σταθμοί «αφουγκράζονται» για να αντιληφθούν μια μετάδοση, ονομάζονται πρωτόκολλα με ανίχνευση φορέα (carrier sense protocols) Μια κατηγορία τέτοιων πρωτοκόλλων είναι τα CSMA (Carrier Sense Multiple Access). Υπάρχουν κατηγορίες τέτοιων πρωτοκόλλων, όπως το 1-persistent CSMA, το non-persistent CSMA και το p-persistent CSMA Σελίδα 29

1-Επίμονο CSMA Όταν ένας σταθμός έχει να στείλει δεδομένα, αρχικά αφουγκράζεται το δίαυλο για να ακούσει αν μεταδίδει κάποιος άλλος εκείνη τη χρονική στιγμή Εάν ο δίαυλος είναι απασχολημένος ο σταθμός τον ανιχνεύει συνέχεια περιμένοντας να ελευθερωθεί Όταν ο σταθμός εντοπίσει ελεύθερο δίαυλο μεταδίδει με πιθανότητα 1 Η καθυστέρηση διάδοσης (propagation delay) έχει σημαντική επίπτωση στην απόδοση των πρωτοκόλλων CSMA (γιατί;) Σελίδα 30

Καθυστέρηση Διάδοσης (Propagation Delay) και Ταχύτητα Μετάδοσης Θεωρούμε ως καθυστέρηση διάδοσης το χρόνο που χρειάζεται η πληροφορία για να καλύψει την απόσταση που διανύει το φυσικό μέσο Ταχύτητα μετάδοσης την ταχύτητα με την οποία τοποθετεί η κάρτα δικτύου την πληροφορία πάνω στο φυσικό μέσο Η ταχύτητα διάδοσης είναι σταθερή ανά φυσικό μέσο ενώ η ταχύτητα μετάδοσης ποικίλει από τεχνολογία σε τεχνολογία, π.χ. Ethernet πάνω από καλώδιο χαλκού σε ταχύτητες μετάδοσης 10/100/1000ΜBps ή 1/10Gbps Σελίδα 31

Μη-Επίμονο CSMA Ακόμα και αν η καθυστέρηση διάδοσης είναι μηδενική, θα εξακολουθήσουν να υπάρχουν συγκρούσεις (γιατί;) Αν οι σταθμοί δεν ήταν τόσο ανυπόμονοι δεν θα συνέβαιναν τόσες συγκρούσεις! Το μη επίμονο CSMA, αφουγκράζεται το δίαυλο, αν κανένας άλλος δε στέλνει τότε αρχίζει αυτός, ωστόσο αν ο δίαυλος είναι σε χρήση ο σταθμός δεν τον ανιχνεύει συνεχώς μέχρι να ελευθερωθεί Αντίθετα περιμένει μια τυχαία χρονική περίοδο και κατόπιν επαναλαμβάνει τον αλγόριθμο Σελίδα 32

CSMA collisions Οι συγκρούσεις συνεχίζονται: η καθυστέρηση διάδοσης σημαίνει ότι δύο σταθμοί μπορεί να μην ακούνε ο ένας τη μετάδοση του άλλου διάταξητωνκόμβωνστοχώρο Σύγκρουση: χάνεται όλος ο χρόνος μετάδοσης του πακέτου Σημείωση: ο ρόλος της απόστασης & καθυστέρησης διάδοσης στον προσδιορισμό της πιθανότητας σύγκρουσης Σελίδα 33

Ρ-Επίμονο CSMA Διαισθητικά το μη-επίμονο CSMA οδηγεί σε μεγαλύτερη χρησιμοποίηση του διαύλου και μεγαλύτερες καθυστερήσεις στις μεταδόσεις δεδομένων P-επίμονο: Σε διαύλους με σχισμές, όταν ένας σταθμός είναι έτοιμος για αποστολή, αφουγκράζεται το δίαυλο. Εάν είναι ελεύθερος μεταδίδει με πιθανότητα p. Αν είναι απασχολημένος περιμένει μέχρι την επόμενη σχισμή και εφαρμόζει ξανά τον αλγόριθμο Με πιθανότητα q=1-p καθυστερεί μέχρι την επόμενη σχισμή. Εάν συμβεί σύγκρουση (ή μεταδώσει κάποιος άλλος) περιμένει τυχαίο χρονικό διάστημα και ξαναρχίζει Σελίδα 34

Πρωτόκολλα Πολλαπλής Πρόσβασης Σελίδα 35

CSMA με Ανίχνευση Σύγκρουσης (Collision Detection) Μια βελτίωση των πρωτοκόλλων CSMA σε σχέση με το ALOHA, είναι ότι ένας σταθμός δε μεταδίδει όταν ο δίαυλος είναι απασχολημένος Μια άλλη βελτίωση είναι οι σταθμοί να εγκαταλείπουν τις μεταδόσεις τους μόλις αντιληφθούν σύγκρουση Ο γρήγορος τερματισμός των κατεστραμμένων πλαισίων εξοικονομεί χρόνο και εύρος ζώνης Το πρωτόκολλο αυτό γνωστό και ως Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) χρησιμοποιείται ευρέως στα LAN στο υπο-επίπεδο MAC Σελίδα 36

Ανίχνευση Σύγκρουσης στο CSMA/CD Αντί να χαθεί όλος ο χρόνος μετάδοσης του πακέτου, ημετάδοσηδιακόπτεται αμέσως μετά τη σύγκρουση Σελίδα 37

Ανίχνευση Σύγκρουσης στο CSMA/CD CSMA/CD: ανίχνευση φορέα, χρονική μετάθεση της μετάδοσης όπως στο CSMA Οι συγκρούσεις ανιχνεύονται σε μικρό χρονικό διάστημα Οι επικαλυπτόμενες μεταδόσεις τερματίζονται, μειώνοντας τη σπατάλη του καναλιού Ανίχνευση σύγκρουσης (collision detection): Εύκολο σε ενσύρματα τοπικά δίκτυα: μέτρηση της ισχύος του σήματος και σύγκριση του σήματος που μεταδίδεται με το σήμα που λαμβάνεται Δύσκολο σε ασύρματα δίκτυα: ο παραλήπτης δε λειτουργεί κατά τη διάρκεια της μετάδοσης Παράδειγμα: μη διακόπτετε όταν μιλάει άλλος! Σελίδα 38

CSMA/CD (I) Αντείναιοχρόνοςδιάδοσηςτουσήματοςμεταξύτωνδύο πιο απομακρυσμένων σταθμών, τότε ένας σταθμός μπορεί να είναι βέβαιος ότι έχει καταλάβει το δίαυλο, αν μεταδίδει για 2τ χωρίς να ανιχνεύσει σύγκρουση Ακόμα και χωρίς συγκρούσεις ο δέκτης μπορεί να μην αντιγράψει σωστά το πλαίσιο για διάφορους λόγους (έλλειψη χώρου προσωρινής αποθήκευσης, χάσιμο διακοπής, οριστική απώλεια του πλαισίου) Μια έκδοση του CSMA/CD είναι η τυποποίηση IEEE 802.3 Σελίδα 39

CSMA/CD (II) Σελίδα 40

Μέγεθος Πλαισίου, Διάμετρος Δικτύου και Παράθυρο Σύγκρουσης Μέγεθος Πλαισίου Ποιο το ελάχιστο πλαίσιο; Στα 10Mbps είναι 64 bytes (octets) Γιατί είναι απαραίτητο; round-trip time (RTT) ο χρόνος μετάδοσης του ελάχιστου πλαισίου πρέπει να είναι μεγαλύτερος από το RTT (ώστε ο πομπός να μπορεί να καταστρέφει το πλαίσιο που συγκρούεται) το RTT καλείται και χρόνος σχισμής (slot time), ή, καλύτερα, παράθυρο σύγκρουσης (collision window) Α Β Σελίδα 41

Μέγεθος Πλαισίου, Διάμετρος Δικτύου και Παράθυρο Σύγκρουσης (συνέχεια) Από τι καθορίζεται το RTT; ταχύτητα διάδοσης (propagation speed): ~ 2 10 8 m/s μήκος του μέσου: διάμετρος (diameter) του τοπικού δικτύου η διάμετρος πρέπει να είναι τόση ώστε η ανίχνευση σύγκρουσης να δουλεύει ακόμα και με το ελάχιστο μέγεθος πλαισίου Ποια η διάρκεια της Χρονικής Σχισμής (Slot Size); Αν και θεωρητικά καθορίζεται από το RTT για κάθε ξεχωριστό LAN, συνήθως αναφέρεται ως μια οικουμενική σταθερά για κάθε δίκτυο CSMA/CD ανάλογα με την ταχύτητά του, χρησιμοποιώντας το ελάχιστο μέγεθος πλαισίου Σελίδα 42

Μέγεθος Πλαισίου, Διάμετρος Δικτύου και Παράθυρο Σύγκρουσης (συνέχεια) Για το Ethernet των 10 Mbps: η τιμή της χρονικής σχισμής υπολογίζεται από το ελάχιστο μέγεθος πλαισίου: χρόνος μετάδοσης = (64 8)/(10 10 6 ) s = 51.2 μs (512 bit times) Το μέγεθος της χρονικής σχισμής μπορεί να ποικίλει ανάλογα με την ταχύτητα και/ή το μήκος του Ethernet Fast Ethernet (100 Mbps): Χρονική σχισμή = 5.12 μs (512 bit times) Gigabit Ethernet (1 Gbps): Χρονική Σχισμή = 4096 bit times (~ 4.1 μs) Σελίδα 43

Απόδοση του CSMA/CD Αντί να χάνεται όλος ο χρόνος μετάδοσης του πακέτου, χάνεται μόνο ο χρόνος που απαιτείται για την ανίχνευση σύγκρουσης L/R L/R L: packet size, e.g. 1000 bits R: link capacity, e.g. 10Mbps L/R Κανονικά, γίνονται κατά προσέγγιση e προσπάθειες πριν από κάθε επιτυχή μετάδοση, άρα για κάθε επιτυχημένη μετάδοση, χάνονται συνολικά 2eT ( 5T) sec σε σύγκρουση, όπου T είναι η καθυστέρηση διάδοσης προς τη μια κατεύθυνση Σελίδα 44

Η Απόδοση του CSMA/CD Η απόδοση (το ποσοστό «χρήσιμου» χρόνου) είναι (προσεγγιστικά): L L / R / R + 5T = 1 = 1 a = + T a R L +, όπου 1 5 / 1 5 TR L H τιμή του α παίζει βασικό ρόλο στην απόδοση των πρωτοκόλλων CSMA/CD Ερώτηση: Αν επιθυμείτε να αυξήσετε το εύρος ζώνης του δικτύου, αλλά συνεχίζετε να επιθυμείτε να διατηρήσετε την ίδια απόδοση, τι πρέπει να κάνετε; Σελίδα 45

Πρόσβαση «Με τη σειρά» (Taking-turns) Πέτρος Λάμψας 2007

Περίληψη πρωτοκόλλων MAC Ποιες οι επιλογές με ένα διαμοιραζόμενο μέσο; Τμηματοποίηση καναλιού, με βάση το χρόνο, τη συχνότητα ή τον κωδικό Time Division, Code Division, Frequency Division Τυχαία πρόσβαση (δυναμική), ALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CD αίσθηση φορέα: εύκολο σε ορισμένες τεχνολογίες (ενσύρματες), δύσκολο σε άλλες (wireless) το CSMA/CD χρησιμοποιείται στο Ethernet Με τη σειρά: δημοσκόπηση από κεντρικό κόμβο, πέρασμα κουπονιού Σελίδα 47

Πρωτόκολλα MAC «Με τη σειρά» Δημοσκόπηση: Ένας κεντρικός κόμβος «προσκαλεί» τους εξαρτημένους να μεταδώσουν με τη σειρά Ζητήματα: φόρτος δημοσκόπησης καθυστέρηση Μοναδικό σημείο αστοχίας (κεντρικός κόμβος) Πέρασμα Κουπονιού: Κουπόνι ελέγχου περνιέται ακολουθιακά από τον ένα κόμβο στον άλλο Μήνυμα κουπονιού Ζητήματα: φόρτος κουπονιού καθυστέρηση μοναδικό σημείο αστοχίας (κουπόνι) Σελίδα 48

Επισκόπηση Πρωτοκόλλων MAC Πρωτόκολλα MAC Τμηματοποίησης Καναλιού: αποτελεσματικός και δίκαιος διαμοιρασμός καναλιού σε υψηλό φόρτο αναποτελεσματικό σε χαμηλό φόρτο: καθυστέρηση στην πρόσβαση στο κανάλι, το εύρος ζώνης που ανατίθεται είναι 1/N ακόμα και αν υπάρχει μόνο ένας ενεργός κόμβος! Πρωτόκολλα MAC Τυχαίας Πρόσβασης: αποτελεσματικά σε χαμηλό φόρτο: ένας κόμβος μπορεί να αξιοποιήσει πλήρως το κανάλι υψηλός φόρτος: επιβάρυνση λόγω συγκρούσεων Πρωτόκολλα MAC «Με τη σειρά»: προσπαθούν να συνδυάσουν τα πλεονεκτήματα των άλλων δύο προσεγγίσεων Σελίδα 49

Τοπικά Δίκτυα (Local Area Networks LANs) Πέτρος Λάμψας 2007

Τοπικά Δίκτυα Πρόκειται για δίκτυα που εκτείνονται σε μικρές αποστάσεις και επιτρέπουν τη διασύνδεση υπολογιστικών συστημάτων και συσκευών, επιτρέποντας με τον τρόπο αυτό το διαμοιρασμό προγραμμάτων και αρχείων αλλά και των συνολικών πόρων του Τοπικού Δικτύου Επιτρέπει την κεντρική διαχείριση και υποστήριξη εξοπλισμού και λογισμικού ενός οργανισμού, αλλά και την επικοινωνία και συνεργασία των μελών του Στη συνέχεια θα παρουσιάσουμε τις διαφορετικές τεχνολογίες των τοπικών δικτύων σε σχέση με το πρωτόκολλο επιπέδου MAC που υλοποιούν Σελίδα 51

Τοπικά Δίκτυα (συνέχεια) Οι τεχνολογίες υλικού που χρησιμοποιούνται στα τοπικά δίκτυα βασίζονται στο μοίρασμα ενός κοινού μέσου Επιτρέπουν σε πολλούς υπολογιστές και συσκευές όπως εκτυπωτές να συνδεθούν άμεσα σε ένα κοινό δίκτυο Τα δίκτυα που επιτρέπουν σε πολλούς υπολογιστές να μοιράζονται ένα μέσο επικοινωνιών χρησιμοποιούνται για τοπικές επικοινωνίες Οι συνδέσεις σημείου-προς-σημείο χρησιμοποιούνται για δίκτυα μεγάλων αποστάσεων και λίγες ακόμα ειδικές περιπτώσεις Οι τεχνολογίες LAN είναι οικονομικές και ευρέως διαθέσιμες Σελίδα 52

Τοπικά Δίκτυα (συνέχεια) Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι δίκτυα με κοινό μέσο μετάδοσης θα μπορούσαν να χρησιμοποιούνται και σε δίκτυα μεγάλων αποστάσεων, τεχνικοί και οικονομικοί λόγοι όμως δεν το καθιστούν αποδοτικό Στις επικοινωνίες δεδομένων υπήρχε μια αρχή γνωστή ως τοπικότητα αναφορών (locality of reference, ή κανόνας του 80-20). Σύμφωνα με αυτή, ένας υπολογιστής είναι περισσότερο πιθανό να επικοινωνεί με υπολογιστές που βρίσκονται κοντά του Σήμερα: κανόνας του 20-80! (λόγω Internet) Σελίδα 53

Τοπολογίες Τοπικών Δικτύων Λόγω του ότι έχουν προταθεί πολλές τεχνολογίες ΤΔ, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τον τρόπο με τον οποίο είναι παρόμοιες ή διαφέρουν οι τεχνολογίες αυτές Για την κατανόηση των ομοιοτήτων, κάθε δίκτυο ταξινομείται σύμφωνα με την τοπολογία (topology) του Υπάρχουν τρεις βασικά λογικές και φυσικές τοπολογίες: η τοπολογία αστέρα (star topology), η τοπολογία διαύλου (bus topology) και η τοπολογία δακτυλίου (ring topology) Σελίδα 54

Τοπολογία Αστέρα (Star Topology) Ένα δίκτυο χρησιμοποιεί φυσική τοπολογία αστέρα αν όλοι οι υπολογιστές συνδέονται σε ένα κεντρικό σημείο Το κεντρικό σημείο που συγκεντρώνει όλες τις συνδέσεις ονομάζεται συγκεντρωτής (hub) Λογική τοπολογία αστέρα έχουμε όταν το κεντρικό σημείο αποδέχεται δεδομένα από ένα σταθμό και τα παραδίδει στον κατάλληλο παραλήπτη και μόνο (δίκτυα μεταγωγής) Στη γενική περίπτωση τα δίκτυα αστέρα δεν είναι «συμμετρικά» (μιλάμε πάντα για λογική τοπολογία!) Σελίδα 55

Τοπολογία Αστέρα (συνέχεια) Σελίδα 56

Τοπολογία Αστέρα (συνέχεια) Σελίδα 57

Δίκτυα με δύο Περιοχές Σύγκρουσης (Collision Domains) Σελίδα 58

Επέκταση της Τοπολογίας Αστέρα: Τοπολογία Δένδρου Σελίδα 59

Τοπολογία Δακτυλίου (Ring Topology) Ένα δίκτυο που χρησιμοποιεί φυσική τοπολογία δακτυλίου, συνδέει τους υπολογιστές του σε ένα κλειστό βρόχο (ένα καλώδιο συνδέει τον πρώτο υπολογιστή με τον δεύτερο, τον δεύτερο με τον τρίτο, κ.ό.κ μέχριο τελευταίος να συνδεθεί με τον πρώτο) Λογική τοπολογία δακτυλίου έχουμε όταν οι σταθμοί μεταδίδουν με μια αυστηρά καθορισμένη κυκλική σειρά (μην περιμένετε να βρείτε κύκλο σε περίπτωση οργάνωσης υπολογιστών σε δακτύλιο!) Σελίδα 60

Τοπολογία Δακτυλίου (συνέχεια) Σελίδα 61

Τοπολογία Διαύλου (Bus Topology) Στη φυσική τοπολογία διαύλου το δίκτυο αποτελείται από ένα μοναδικό, μακρύ καλώδιο στο οποίο συνδέονται οι υπολογιστές Τα άκρα του καλωδίου είναι τερματισμένα για την αποφυγή της αντανάκλασης του σήματος πίσω στο καλώδιο Στη λογική τοπολογία διαύλου όταν κάποιος υπολογιστής που συνδέεται στο δίαυλο στείλει δεδομένα, όλοι οι υπολογιστές λαμβάνουν το σήμα Χρειάζεται συντονισμός ώστε να διασφαλιστεί ότι μόνο ένας υπολογιστής μεταδίδει κάθε φορά Σελίδα 62

Τοπολογία Διαύλου (συνέχεια) Σελίδα 63

Τοπολογία Διαύλου (συνέχεια) Σελίδα 64

Παράδειγμα Λογικού Διαύλου: Δίκτυο Ethernet Πρόκειται για μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνολογία δικτύων, που χρησιμοποιεί τοπολογία λογικού διαύλου Ανακαλύφθηκε στο Κέντρο Ερευνών της Xerox στο Palo Alto, στις αρχές της δεκαετίας του 1970 Αργότερα η DEC, η Intel και η Xerox συνεργάστηκαν για να σχεδιάσουν μια τυποποίηση που θα χρησιμοποιείτο στην παραγωγή: ονομάστηκε DIX Ethernet Στην αρχική του εκδοχή το Ethernet αποτελείτο από ένα μοναδικό ομοαξονικό καλώδιο (ether) στο οποίο συνδέονται πολλοί υπολογιστές Σελίδα 65

Παράδειγμα Λογικού Διαύλου: Δίκτυο Ethernet (συνέχεια) Το αρχικό τμήμα δικτύου Ethernet (Ethernet segment) προέβλεπε μήκος 500μ, ενώ το πρότυπο απαιτούσε κατ ελάχιστον απόσταση 3μ μεταξύ κάθε ζευγαριού συνδέσεων Το αρχικό υλικό του Ethernet λειτουργούσε στα 10Mbps (Megabit per second). Μια επόμενη έκδοση, γνωστή και ως Fast Ethernet, λειτουργεί στα 100Mbps, ενώ οι πιο πρόσφατεςεκδόσειςείναιηgigabit Ethernet (λειτουργεί στα 1000Mbps ή 1Gbps) και η 10 Gigabit Ethernet Σελίδα 66

Δομή Πλαισίου του Ethernet Ο αποστολέας ενσωματώνει το IP datagram (ή άλλο πακέτο πρωτοκόλλου επιπέδου δικτύου) σε ένα πλαίσιο Ethernet (Ethernet frame) Preamble: 7 bytes με τιμή 10101010 ακολουθούνται από ένα byte με τιμή 10101011 Χρησιμοποιείται για το συγχρονισμό των ρυθμών των ρολογιών του αποστολέα και του παραλήπτη Σελίδα 67

Δομή Πλαισίου του Ethernet (συνέχεια) Διευθύνσεις: 6 bytes αν η κάρτα δικτύου λάβει πλαίσιο που έχει την ίδια με αυτή διεύθυνση προορισμού, ή με τη διεύθυνση εκπομπής (π.χ. πακέτο ARP), περνάει τα δεδομένα του πλαισίου στο επίπεδο δικτύου αν η διεύθυνση είναι διαφορετική η κάρτα δικτύου αγνοεί το πλαίσιο Τύπος (Type): υποδεικνύει το πρωτόκολλο υψηλότερου επιπέδου, κυρίως IP, υποστηρίζονται και άλλα όπως Novell IPX και AppleTalk CRC: ελέγχεται στον παραλήπτη, αν ανιχνευτεί σφάλμα, το πλαίσιο απορρίπτεται Σελίδα 68

Λειτουργία Διευθύνσεων Το καλώδιο διαδίδει το σήμα και προς τις δύο κατευθύνσεις Το πλαίσιο αντιγράφεται μόνο από αυτούς για τους οποίους προορίζεται (κόκκινος κόμβος) Αντιστάσεις τερματισμού στις άκρες του καλωδίου απορροφούν την ενέργεια του πλαισίου, αποτρέποντας την ανάκλαση του σήματος πίσω στο καλώδιο Σελίδα 69

To πλαίσιο του Ethernet Σελίδα 70

Μη-αξιόπιστη υπηρεσία χωρίς σύνδεση Χωρίς σύνδεση: Δεν υπάρχει «χειραψία» (handshaking) μεταξύ αποστολέα και παραλήπτη Μη-αξιόπιστη: ο παραλήπτης δεν στέλνει acks ή nacks στον αποστολέα, απλά απορρίπτει τα εσφαλμένα πλαίσια Η ροή των τμημάτων δεδομένων (datagrams) που περνιέται στο επίπεδο δικτύου μπορεί να έχει κενά Τα κενά θα «γεμίσουν» ανηεφαρμογήχρησιμοποιείδιόρθωση λαθών στο επίπεδο μεταφοράς (δηλ. TCP) Αλλιώς η εφαρμογή θα «δει» τα κενά Σελίδα 71

Το Ethernet χρησιμοποιεί CSMA/CD Χωρίς σχισμές Οπροσαρμογέαςδε μεταδίδει αν ακούσει ότι κάποιος άλλος μεταδίδει, άρα αίσθηση φορέα (carrier sense) Η μετάδοση διακόπτεται όταν αυτός που μεταδίδει ακούσει ότι κάποιος άλλος μεταδίδει, δηλαδή, ανίχνευση σύγκρουσης (collision detection) Πριν επιχειρηθεί επαναμετάδοση, ο προσαρμογέας περιμένει τυχαίο χρονικό διάστημα, άρα, τυχαία πρόσβαση Σελίδα 72

Διαμοιρασμός στο Ethernet To Ethernet ορίστηκε ως δίκτυο διαύλου στο οποίο πολλοί υπολογιστές μοιράζονται ένα μοναδικό μέσο μετάδοσης. Όταν ένας σταθμός μεταδίδει ένα πλαίσιο, οι υπόλοιποιπρέπειναπεριμένουν Σελίδα 73

Ο αλγόριθμος CSMA/CD του Ethernet 1. Ο προσαρμογέας παίρνει το αυτόνομο πακέτο επιπέδου δικτύου και δημιουργεί πλαίσιο 2. Αν ανιχνεύσει το κανάλι ανενεργό, μεταδίδει το πλαίσιο. Αλλιώς, περιμένει έως ότου σταματήσει η μετάδοση και τότε μεταδίδει 3. Αν μεταδοθεί όλο το πλαίσιο χωρίς να ανιχνευθεί άλλη ταυτόχρονη μετάδοση, τότε το πλαίσιο μεταδόθηκε επιτυχώς! 4. Αν ακούσει άλλη μετάδοση όσο αυτός μεταδίδει, διακόπτει και στέλνει σήμα σύγκρουσης (jam signal) 5. Μετά τη διακοπή, ο προσαρμογέας εισέρχεται σε εκθετική υποχώρηση (exponential backoff): μετά την m-οστή σύγκρουση, διαλέγει ένα Κ τυχαία από {0,1,2,,2 m - 1}. Στη συνέχεια περιμένει K*512 χρόνους bit και επιστρέφει στο βήμα 2 Σελίδα 74

Δυαδική Εκθετική Υποχώρηση Στόχος: προσαρμογή των προσπαθειών επαναμετάδοσης στον εκτιμώμενο τρέχοντα φόρτο μεγάλος φόρτος: η «τυχαία» αναμονή θα είναι μεγαλύτερη πρώτη σύγκρουση: επέλεξε K από το {0, 1} μετά τη δεύτερη συνεχόμενη σύγκρουση: επέλεξε Καπότο {0,1,2,3} μετά τη n-οστή συνεχόμενη σύγκρουση: επέλεξε Καπότο{0, 1, 2, 3,, 2 m -1}, όπου m = min(n, 10) Η χρόνος αναμονής είναι K*512 χρόνοι μετάδοσης bit Εγγυάται (λόγω και του περιορισμού απόστασης) ότι ο σταθμός που θα διαλέξει το μικρότερο Κ θα μεταδώσει το πλαίσιό του χωρίς σύγκρουση Σελίδα 75

Το CSMA/CD του Ethernet Σήμα σύγκρουσης (Jam Signal): χρησιμοποιείται για να ειδοποιήσει τους άλλους πομπούς για τη σύγκρουση και έχει μέγεθος 32 bits Χρόνος Bit: 0.1 μsec για Ethernet 10 Mbps. Για K=1023, ο χρόνος αναμονής είναι περίπου 50 msec Ορίζονται το ελάχιστο επιτρεπτό μέγεθος πλαισίου (σχετίζεται με το μέγιστο μήκος καναλιού), το μέγιστο αποδεκτό πλαίσιο (MTU) και το κενό μεταξύ συνεχόμενων πλαισίων (InterFrame Gap IFG = 9,6 μsec στα 10Mbps) Σελίδα 76

Αποστολή πλαισίου Ι Σελίδα 77

Αποστολή Πλαισίου ΙΙ Σελίδα 78

Λήψη Πλαισίου Σελίδα 79

Μετάδοση στο Ethernet και Κωδικοποίηση Manchester Η τυποποίηση του Ethernet προσδιορίζει όλες τις λεπτομέρειες, που περιλαμβάνουν τη μορφή του πλαισίου που ανταλλάσσεται, τις τάσεις που χρησιμοποιούνται, και τη μέθοδο διαμόρφωσης ενός σήματος Στο Ethernet τα πλαίσια στέλνονται χρησιμοποιώντας την κωδικοποίηση παλμών Manchester To υλικό καταλαβαίνει ευκολότερα τις αλλαγές στις τάσεις πιο εύκολα από τις σταθερές τιμές. Κατά συνέπεια (σε αντίθεση με το RS-232 που είδαμε) οι τιμές κωδικοποιούνται ως μιας σειρά από αλλαγές τάσης Σελίδα 80

Κωδικοποίηση Παλμών Manchester Το υλικό λέμε ότι ενεργοποιείται με την αλλαγή (edge triggered) και οι αλλαγές είναι γνωστές ως ανερχόμενες ή κατερχόμενες ακμές (rising or falling edges) Η αλλαγή τάσης που κωδικοποιεί μια ψηφιακή τιμή συμβαίνει στημέσημιαςχρονικήςσχισμής(time slot) Αν δυο συνεχόμενα bits έχουν την ίδια τιμή, τότε συμβαίνει μια επιπλέον αλλαγή στο τέλος της σχισμής Ο αποστολέας πρέπει να ξέρει ακριβώς πότε αρχίζει και τελειώνει κάθε χρονική σχισμή. Χρησιμοποιείται ο προπομπός (preamble) από bits για συγχρονισμό Σελίδα 81

Κωδικοποίηση Manchester (συνέχεια) Σελίδα 82

Κωδικοποίηση Manchester (σύνοψη) Χρησιμοποιείται στο 10BaseT και το 10Base2 Κάθε bit έχει μια μετάβαση Επιτρέπει τα ρολόγια αποστολέα και παραλήπτη να συγχρονιστούν Δεν απαιτείται κεντρικό ρολόι, γενικό ρολόι μεταξύ των κόμβων! Σελίδα 83

Σχήματα Κωδικοποίησης Παλμών Σελίδα 84

802.3 και Μοντέλο Αναφοράς ISO Σελίδα 85

Παραλλαγές του IEEE 802.3 Αρχικά χρησιμοποιούνταν διάφορες εκδοχές ομοαξονικού καλωδίου: 10Base5 ή thick Ethernet (χρησιμοποιεί μετάδοση βασικής ζώνης, μεταφέρει δεδομένα σε ρυθμούς 10Mbps και απόσταση 500 μέτρα). Πρόκειται για σκληρό σωλήνα, ο οποίος κάθε 2,5 μέτρα δείχνει τις θέσεις που μπορούν να συνδεθούν σταθμοί. Χρησιμοποιήθηκε κυρίως ως δίκτυο κορμού 10Base2 ή thin Ethernet (χρησιμοποιεί μετάδοση βασικής ζώνης, μεταφέρει δεδομένα σε ρυθμούς 10Mbps και απόσταση 200 περίπου μέτρα). Χρησιμοποιεί συνδέσεις τύπου Τ (BNC) και μπορεί να υποστηρίξει μέχρι 30 σταθμούς ανά τμήμα καλωδίου Σελίδα 86

10Base-T και 10Base-F Πρόκειται για μια εκδοχή του Ethernet όπου χρησιμοποιείται φυσική τοπολογία αστέρας, προκειμένου να αποφεύγονται οι απενεργοποιήσεις όλου του δικτύου που οφείλονται σε κακή λειτουργία ενός συνδέσμου Χρησιμοποιείται ένα κεντρικό σημείο (hub) το οποίο αναμεταδίδει το σήμα που λαμβάνει από μια είσοδο σε όλες τις εξόδους (υλοποιώντας λογικό δίαυλο). Μέγιστη υποστηριζόμενη απόσταση 100 μέτρα (χρησιμοποιείται καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους) Το 10Base-F χρησιμοποιεί οπτικές ίνες, είναι σαφώς πιο ακριβό αλλά λειτουργεί σε μεγάλες αποστάσεις (~2Km) Σελίδα 87

Καλωδίωση στο Ethernet (α) 10Base5 (β) 10Base2 (γ) 10Base-T Σελίδα 88

Καλωδίωση στο Ethernet (συνέχεια) Σελίδα 89

Το πλαίσιο στο Ethernet Μορφές Πλαισίων: (α) DIX Ethernet, (β) IEEE 802.3 Σελίδα 90

Thick Ethernet Σελίδα 91

Thin Ethernet Σελίδα 92

Καλωδίωση 10Base-T Σελίδα 93

Καλωδίωση 10Base-T (συνέχεια) Σελίδα 94

Καλωδίωση χαλκού στις διάφορες εκδοχές του Ethernet ΔΙΚΤΥΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Σελίδα 95

Τα Ethernet/802.3 PHYs Σελίδα 96

Παράμετροι Πλαισίου και MAC στο Ethernet των 10Mbps Χρόνος Παράμετροι Ελάχιστο κενό μεταξύ πλαισίων (MinInterFrameGap) Όριο προσπάθειας (AttemptLimit) Όριο υποχώρησης (Backofflimit) Μέγεθος Σήματος Σύγκρουσης (JamSize) Μέγιστο Μέγεθος Πλαισίου (MaxFrameSize) Ελάχιστο Μέγεθος Πλαισίου (MinFrameSize) Μέγεθος Διεύθυνσης (AddressSize) Τιμές (χρόνοι bit) 512 χρόνοι bit 96 χρόνοι bit 16 προσπάθειες 10 (εκθέτης) 32 bits 12144 bits 512 bits 48 bits Σελίδα 97

IEEE 802.3u (Fast Ethernet) Είναι «προς τα πίσω» συμβατό με το 10Base-T (autosensing), χρησιμοποιεί πρωτόκολλο και μορφή πλαισίου του ΙΕΕΕ 802.3 Χρησιμοποιεί καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους υψηλής ποιότητας και μέγιστη απόσταση ~100 μέτρα Φυσική τοπολογία αστέρα με hub (τύπου 10Base-T) Υπάρχει δυνατότητα χρήσης οπτικής ίνας (100Base-FX), υποστηρίζοντας αποστάσεις 2χλμ. Χρησιμοποιεί κωδικοποίηση συμβόλων 4Β/5Β Σελίδα 98

Fast Ethernet I Σελίδα 99

Fast Ethernet II Σελίδα 100

Fast Ethernet IIΙ Σελίδα 101

ΙΕΕΕ 802.3z (Gigabit Ethernet) Πρόκειται για την επέκταση σε ρυθμούς μετάδοσης 1Gbps του προτύπου 802.3 Το Gigabit Ethernet φαίνεται να αποτελεί μια απλή, σχετικά φθηνή και δοκιμασμένη λύση (λόγω του ήδη δοκιμασμένου και πετυχημένου Ethernet) για τις όλο και περισσότερο αυξανόμενες ανάγκες για τοπικά δίκτυα που υποστηρίζουν πολύ μεγάλες ταχύτητες μετάδοσης Χρησιμοποιεί καλωδίωση χαλκού υψηλής ποιότητας και οπτικής ίνας Σελίδα 102

Gigabit Ethernet (συνέχεια) Έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να μπορεί να λειτουργήσει και με δίκτυα χαμηλότερων ταχυτήτων Υπάρχουν προσπάθειες τυποποίησης σε εξέλιξη, οι οποίες θα κάνουν το Gigabit Ethernet κατάλληλο για στέγαση δεδομένων πραγματικού χρόνου (γιατί τα άλλα Ethernet δεν είναι κατάλληλα για δεδομένα πραγματικού χρόνου;) Φυσικά, δε φτάσαμε στο τέλος ως προς την εξέλιξη του Ethernet Σελίδα 103

Gigabit Ethernet (συνέχεια) Σελίδα 104

Gigabit Ethernet (συνέχεια) Σελίδα 105

Gigabit Ethernet (συνέχεια) Σελίδα 106

To πλαίσιο στο Gigabit Ethernet Σελίδα 107

Επιλογές Φυσικού Μέσου στο Gigabit Ethernet Σελίδα 108

Χρήση Ζευγών στο 100Base-TX και στο 1000Base-T Σελίδα 109

10(!)GBase-Χ Πρόκειται για την τυποποίηση ΙΕΕΕ 802.3ae για ταχύτητες έως 10 Gigabits per second(!) Απαιτεί ουσιαστικά αντικατάσταση της καλωδιακής υποδομής χαλκού, διότιχρειάζεταικαλώδιο> Cat 6 (6a, 7) για να υποστηρίξει αποστάσεις 100m (55m με Cat 6) Κατάλληλο για Data Centres, συνδέσεις δικτύου κορμού, και συστήματα πολλών επεξεργαστών όπου το 1Gbps μπορεί να αποτελεί περιοριστικό παράγοντα Υποστηρίζεται καλωδίωση οπτικών ινών και των δύο τύπων σε διάφορες αποστάσεις και ταχύτητες Σελίδα 110

10GBase-Χ Σελίδα 111

10GBase-Χ Το 10GBase-T είναι μόνο full-duplex και έτσι δε χρειάζεται πλέον το CSMA/CD! Με πολύτροπη οπτική ίνα η μέγιστη απόσταση είναι 300m, ενώ με μονότροπη οπτική ίνα και μετάδοση με 1550nm, η μέγιστη απόσταση είναι 40km (από 5km που ήταν στο Gigabit Ethernet) Έτσι, καθίσταται εφικτή η διασύνδεση απομακρυσμένων σημείων ενός οργανισμού με την ίδια τεχνολογία που χρησιμοποιεί στο εσωτερικό κάθε επιμέρους σημείου Ετοιμάζονται τυποποιήσεις για 40 και 100 Gbps Σελίδα 112

10GBase-Χ Σελίδα 113

Διάμετροι Δικτύων Ethernet Μέγιστες διάμετροι: 10Base-5: Τμήματα 500 m 4 επαναλήπτες = 2.5 km 10Base-2: Τμήματα 200(185) m 4 επαναλήπτες = 925 m 10Base-T: Τμήματα 100 m 4 επαναλήπτες = 500 m αν χρησιμοποιείται μόνο UTP 100Base-T: Τμήματα 100m x 1 επαναλήπτη = 200 m Τα νούμερα αυτά είναι προφανώς διαφορετικά με χρήση οπτικών ινών Σελίδα 114

Τεχνολογίες Ethernet ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ETHERNET Ονομασία Τύπος καλωδίου Μέγιστο Μέθοδος Ταχύτητα Μήκος Μετάδοσης 10Base-5 Ομοαξονικό (thick) 500 Μέτρα Baseband 10 Mbits/s 10Base-2 Ομοαξονικό (thin) 185 Μέτρα Baseband 10 Mbits/s 10Base-T 100 Μέτρα Baseband 10 Mbits/s 1Base-5 Συνεστραμμένου ζεύγους (Cat. 5) Συνεστραμμένου ζεύγους (Cat. 5) 500 Μέτρα Baseband 1 Mbit/s 10Broad-36 Ομοαξονικό (thick) 3600 Μέτρα Broadband 10 Mbits/s 10Base-F Οπτική Ίνα έως 4 100Base-X 100VG-AnyLAN Gigabit Ethernet Iso-Ethernet Συνεστραμμένου ζεύγους (Cat. 5) Συνεστραμμένου ζεύγους (Cat. 5) Συνεστραμμένου ζεύγους (Cat. 5) Συνεστραμμένου ζεύγους (Cat. 3, 5) χιλιόμετρα Baseband 10 Mbits/s 100 Μέτρα Baseband 100 Mbits/s 200 Μέτρα Baseband 100 Mbits/s 100 Μέτρα Baseband 1 Gbit/s 100 Μέτρα Baseband 16,144 Mbits/s Σελίδα 115

Τεχνολογίες Ethernet (συνέχεια) Παράμετρος 10 Mbps 100 Mbps 1000 Mbps Ελάχιστο μέγεθος πλαισίων Μέγιστη διάμετρος σύγκρουσης, DTE to DTE Μέγιστη διάμετρος σύγκρουσης με τους επαναλήπτες Μέγιστος αριθμός επαναληπτών στη διαδρομή δικτύων 64 bytes 64 bytes 520 bytes (με προστιθέμενο το πεδίο επέκτασης) 100 μέτρα UTP 100 μέτρα UTP 412 μέτρα ινών 100 μέτρα UTP 316 μέτρα ινών 2500 μέτρα 205 μέτρα 200 μέτρα 4 2 1 Σελίδα 116

Τεχνολογίες Ethernet (συνέχεια) Παράμετροι Ethrnet/802.3 Fast Ethernet/ 802.3u Gigabit Ethernet/ 802.3z Χρόνος σχισμής 512 bit times Ομοίως 512 χρόνοι byte Ελάχιστο κενό μεταξύ πλαισίων 96 bit times Ομοίως Ομοίως Όριο Προσπάθειας 16 προσπάθειες Ομοίως Ομοίως Όριο Οπισθοχώρησης 10 εκθέτης Ομοίως Ομοίως Σήμα Σύγκρουσης 32 bits Ομοίως Ομοίως Μέγιστο Μέγεθος Πλαισίου 1518 bytes Ομοίως Ομοίως Ελάχιστο Μέγεθος Πλαισίου 64 bytes (512 bits) Ομοίως Ομοίως Μέγεθος Διεύθυνσης 48 bits Ομοίως Ομοίως Σελίδα 117

Πλήρως Αμφίδρομο (Full Duplex) Ethernet Συνδέσεις σημείου-προς-σημείο πάνω από συνεστραμμένο ζεύγος ή καλώδιο οπτικής ίνας Οι δύο συσκευές ενός συνδέσμου μπορούν να στέλνουν δεδομένα όποτε το επιθυμούν Πλεονεκτήματα: Το μήκος του τμήματος δικτύου περιορίζεται από τις δυνατότητες μεταφοράς σήματος του φυσικού μέσου Ο αλγόριθμος πολλαπλής πρόσβασης (CSMA/CD) δεν είναι πλέον απαραίτητος, μπορεί όμως να συνεχίσει να χρησιμοποιείται Τυποποιήσεις 802.3x με προϋπόθεση χρήσης μεταγωγέων (switches) Σελίδα 118

Τυποποιήσεις Ethernet, Μέθοδοι Κωδικοποίησης, Ρυθμοί Δεδομένων Τεχνολογία # ζευγών μετάδοσης Ρυθμός δεδομένων / Ζεύγος Κωδικοποίηση Συμβόλων Αποτελεσματικότητα Κωδικοποίησης Ρυθμός Συμβόλων / ζεύγος 10BASE-T 1 10Mbps Manchester 0.5 20Μbaud 100BASE-TX 1 100Mbps 4B/5B 0.8 125 Μbaud 100BASE-T4 3 33 Mbps 8B/6T 1.33 25 Μbaud 100BASE-T2 2 50 Mbps PAM5 2 25 Μbaud 1000BASE-T 4 250 Mbps PAM5 2 125 Μbaud Σελίδα 119

Τυποποιήσεις Ethernet, Μέθοδοι Κωδικοποίησης, Ρυθμοί Δεδομένων Τεχνολογία Κωδικοποίηση Παλμών Συχνότητα Ρολογιού Ελάχιστο Εύρος Ζώνης Καναλιού Τύπος Καλωδίου Εύρος Ζώνης Καναλιού 10BASE-T 20MHz 10MHz Cat. 3 16MHz 100BASE-TX MLT-3 125MHz 62,6MHz Cat. 5 100MHz 100BASE-T4 12,5MHz Cat. 3 16MHz 100BASE-T2 25MHz 12,5MHz Cat. 3 16MHz 1000BASE-T Trellis FEC 125MHz 62,5MHz Cat. 5 100MHz Σελίδα 120

Τα Όρια Εύρους Ζώνης στο Ethernet (Bandwidth Limits of Ethernet) Πέτρος Λάμψας 2007

Throughput ως Συνάρτηση του Πλήθους των Κόμβων Σελίδα 122

Χρόνος Απόκρισης στο 10Base-T ως Συνάρτηση της Χρησιμοποίησης Σελίδα 123

Θεωρητική απόδοση του Ethernet για διάφορα μεγέθη πλαισίων Μέγεθος Πλαισίου Μέγεθος Δεδομένων Φόρτος 1518 bytes 1492 bytes 2,5% 97,5% 1000 bytes 974 bytes 3,8% 96,2% 500 bytes 474 bytes 7,4% 92,6% 64 bytes (ελάχιστο) 64 bytes (ελάχιστο) 38 bytes (χωρίς pad) 1 byte (συν 27 bytes pad) 50,0% 50,0% 98,7% 1,3% Μέγιστη Αποτελεσματικότητα Οι παραπάνω υπολογισμοί δεν περιλαμβάνουν συγκρούσεις. Φόρτος θεωρούνται τα Preamble, DA, SA, T/L, CRC και IFG Σελίδα 124

Παράδειγμα Λογικού Διαύλου: Δίκτυο 100VG-AnyLAN I To 100VG-AnyLAN εγκαταλείπει τη μέθοδο πρόσβασης CSMA/CD και χρησιμοποιεί την Demand Priority Η μέθοδος αυτή μεταφέρει τη δυνατότητα λήψης απόφασης σε κάποιο κεντρικό σημείο (hub) Υποστηρίζει ρυθμούς μετάδοσης 100Mbps και χρησιμοποιεί και τα τέσσερα ζεύγη καλωδίου συνεστραμμένου ζεύγους για full duplex μετάδοση Σελίδα 125

Παράδειγμα Λογικού Διαύλου: Δίκτυο 100VG-AnyLAN II Τα κεντρικά σημεία δίνουν σε κάποιο σταθμό την άδεια να μεταδώσει βασισμένα σε μια πολιτική προτεραιοτήτων Λόγω της πολιτικής προτεραιοτήτων μπορεί να εξυπηρετήσει κίνηση πραγματικού χρόνου καλύτερα από το Ethernet H χρησιμοποίηση του μέσου αυξάνει λόγω της έλλειψης συγκρούσεων Σελίδα 126

Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα και CSMA/CA Οι ασύρματες τεχνολογίες LAN χρησιμοποιούν παραλλαγή του CSMA/CD Οι παλιότερες συσκευές χρησιμοποιούσαν συχνότητες στα 900MHz που επέτρεπαν αποστολή δεδομένων στα 2Mbps Η τυποποίηση 802.11 της ΙΕΕΕ ορίζει ασύρματα δίκτυα που λειτουργούν σε 11Mbps χρησιμοποιώντας συχνότητα στο εύρος των 2,4GHz Μια τυποποίηση γνωστή και ως Bluetooth ορίζει ένα ασύρματο δίκτυο σχεδιασμένο για μικρές αποστάσεις Σελίδα 127

Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα και CSMA/CA (συνέχεια) Αντί για μετάδοση σημάτων σε καλώδιο, το υλικό των ασύρματων δικτύων χρησιμοποιεί κεραίες για τη μετάδοση σημάτων RF Όλοι οι σταθμοί είναι συντονισμένοι στην ίδια συχνότητα, πράγμα που σημαίνει ότι τα ασύρματα LANs χρησιμοποιούν διαμοιρασμό του φυσικού μέσου Υπάρχει μια βασική διαφορά από το μηχανισμό ελέγχου της πρόσβασης που χρησιμοποιούν τα ενσύρματα δίκτυα: ορισμένες ασύρματες μονάδες είναι πιθανό να μη λάβουν το μήνυμα λόγω απόστασης ή εμποδίων Σελίδα 128

Ασύρματο Τοπικό Δίκτυο ΙΕΕΕ 802.11 (συνέχεια) 802.11b Λειτουργεί στο φάσμα 2.4-5 GHz Έως 11 Mbps Στοφυσικόεπίπεδοdirect sequence spread spectrum (DSSS) Όλοι οι κόμβοι χρησιμοποιούν τον ίδιο κωδικό Χρησιμοποιείται ευρέως, με χρήση σταθμών βάσης 802.11a Εύρος 5-6 GHz range Έως 54 Mbps 802.11g Εύρος 2.4-5 GHz Έως 54 Mbps Όλα χρησιμοποιούν CSMA/CA για πολλαπλή πρόσβαση Όλα έχουν εκδόσεις δικτύων με σταθμό βάσης και ad-hoc Σελίδα 129

Η Μορφή του Πλαισίου MAC στο ΙΕΕΕ 802.11 Σελίδα 130

Προσέγγιση σταθμού βάσης Οι ασύρματοι κόμβοι επικοινωνούν με ένα σταθμό βάση: Σταθμός βάση = access point (AP) Το Basic Service Set (BSS) περιέχει: Ασύρματους κόμβους access point (AP): σταθμό βάση Τα BSSs συνδυάζονται για να δημιουργήσουν σύστημα διανομής (DS) Σελίδα 131

Προσέγγιση Δικτύου Ad Hoc Χωρίς AP (π.χ., σταθμό βάση) Οι ασύρματοι κόμβοι επικοινωνούν μεταξύ τους μεταφορά πακέτου από τον ασύρματο κόμβο Α στο Β μπορεί να απαιτεί δρομολόγηση μέσω των ασύρματων κόμβων X,Y,Z Εφαρμογές: συνάντηση φορητών σε χώρο συνεδριάσεων διασύνδεση προσωπικών συσκευών πεδίο μάχης (battlefield) IETF MANET (Mobile Ad hoc Networks) working group Σελίδα 132

IEEE 802.11: Πολλαπλή Πρόσβαση Σύγκρουση αν 2 ή περισσότεροι κόμβοι μεταδώσουν ταυτόχρονα Το CSMA έχει νόημα: Πάρε όλο το εύρος ζώνης αν είσαι ο μοναδικός που μεταδίδεις Δεν πρέπει να προκαλέσεις σύγκρουση αν ακούσεις άλλη μετάδοση Η ανίχνευση σύγκρουσης δεν δουλεύει: πρόβλημα κρυμμένου σταθμού (hidden terminal problem) Σελίδα 133

Το πρωτόκολλο υπο-επιπέδου MAC στο 802.11 (α) Το πρόβλημα του κρυμμένου σταθμού (β) Το πρόβλημα του «εκτεθειμένου» σταθμού Σελίδα 134

Το πρωτόκολλο MAC του IEEE 802.11: CSMA/CA 802.11 CSMA: αποστολέας - Αν το κανάλι ακούγεται ανενεργό για DIFS sec τότε μετάδωσε όλο το πλαίσιο (χωρίς ανίχνευση σύγκρουσης) - Αν το κανάλι είναι κατειλημμένο τότε δυαδική υποχώρηση 802.11 CSMA: παραλήπτης -if παραλήφθηκε OK απάντησε ACK μετά από SIFS (το ACK χρειάζεται λόγω του προβλήματος του κρυμμένου σταθμού) Σελίδα 135

Μηχανισμοί Αποφυγής Σύγκρουσης Πρόβλημα: Δύο κόμβοι, κρυμμένοι ο ένας από τον άλλο, μεταδίδουν ολόκληρα πλαίσια στο σταθμό βάση Χαμένο εύρος ζώνης για μεγάλο χρονικό διάστημα! Λύση: Μικρά πακέτα κράτησης Οι κόμβοι ανιχνεύουν το διάστημα κράτησης με το εσωτερικό network allocation vector (NAV) Σελίδα 136

Αποφυγή σύγκρουσης: ανταλλαγή RTS-CTS Ο αποστολέας μεταδίδει μικρά πακέτα RTS (request to send): δείχνει τη διάρκεια μετάδοσης Ο παραλήπτης αποκρίνεται με μικρά πακέτα CTS (clear to send) ενημέρωση (πιθανώς κρυμμένων) κόμβων Οι κρυμμένοι κόμβοι δεν θα μεταδώσουν για συγκεκριμένο χρονικό διάστημα: NAV Σελίδα 137

Αποφυγή σύγκρουσης: ανταλλαγή RTS-CTS (συνέχεια) Μικρά RTS και CTS: οι συγκρούσεις λιγότερο πιθανές και με μικρότερη διάρκεια το τελικό αποτέλεσμα παρόμοιο με την ανίχνευση σύγκρουσης Το IEEE 802.11 επιτρέπει: CSMA CSMA/CA: κρατήσεις περιοδικές ερωτήσεις (polling) από το AP Σελίδα 138

Χρονισμός στο MAC του 802.11 Σελίδα 139

Ασύρματα Τοπικά Δίκτυα και CSMA/CA (σύνοψη) Μπορεί να υπάρξουν συγκρούσεις που να μη γίνουν αντιληπτές ή να προκληθούν συγκρούσεις επειδή δεν ακούγεται η μετάδοση από όλους Γιατολόγοαυτόταασύρματαδίκτυαχρησιμοποιούνμια τροποποίηση του CSMA/CD που ονομάζεται CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) Σύμφωνα με αυτή, περιμένουμε απάντηση σε ένα πακέτο ελέγχου από το σταθμό προς τον οποίο προορίζεται η μετάδοση. Αυτό σημαίνει ότι όσοι λαμβάνουν μήνυμα από τον παραλήπτη θα σταματήσουν και θα περιμένουν. Μόλις ο αποστολέας λάβει την απάντηση μεταδίδει Σελίδα 140

Λίγα λόγια για το Bluetooth Χαμηλής ισχύος, μικρής ακτίνας, ασύρματη τεχνολογία δικτύωσης 10-100 μέτρα omnidirectional όχι υπέρυθρες line-of-sight Διασυνδέει gadgets 2.4-2.5 GHz ελεύθερη ζώνη συχνοτήτων Έως 721 kbps Παρεμβολές από ασύρματα δίκτυα, ψηφιακά ασύρματα τηλέφωνα, φούρνους μικροκυμμάτων: Η μεταπήδηση συχνοτήτων (frequency hopping) λύνει το πρόβλημα Το πρωτόκολλο MAC υποστηρίζει: διόρθωση λαθών ARQ Κάθε κόμβος έχει μια διεύθυνση 12-bit Σελίδα 141

Παράδειγμα Λογικού Δακτυλίου: Token Ring της ΙΒΜ IEEE 802.5 Τα τοπικά δίκτυα που χρησιμοποιούν τοπολογία λογικού δακτυλίου χρησιμοποιούν μηχανισμό πρόσβασης που είναι γνωστός ως «πέρασμα κουπονιού» (token passing) Τα δίκτυα που προκύπτουν από ένα τέτοιο μηχανισμό συντονισμού της πρόσβασης σε ένα κοινό διαμοιραζόμενο μέσο, ονομάζονται Δίκτυα Δακτυλίου με Πέρασμα Κουπονιού (Token Passing Ring Networks), ή πιο σύντομα δακτύλιος με κουπόνι (token ring) Ο σταθμός για να μεταδώσει πρέπει να πάρει άδεια (το token). Κάθε σταθμός στο δακτύλιο αναμεταδίδει τα δεδομένα μέχρι να φτάσουν πίσω στον αποστολέα Σελίδα 142

Παράδειγμα Λογικού Δακτυλίου: το Token Ring της ΙΒΜ (συνέχεια) Ουσιαστικά ένας δακτύλιος δεν είναι ένα μέσο εκπομπής, αλλά ένα σύνολο από ανεξάρτητες συνδέσεις σημείουπρος-σημείο που σχηματίζουν κύκλο Προκειμένου να γίνει έλεγχος για λάθη μετάδοσης ο αποστολέας μπορεί να ελέγχει τα bits που έστειλε, καθώς τα αφαιρεί από το δακτύλιο (ο παραλήπτης απλά δημιουργεί ένα αντίγραφο και προωθεί το μήνυμα) Το υλικό του Token Ring συντονίζει όλους τους συνδεδεμένους υπολογιστές για να διασφαλίσει ότι όλοι λαμβάνουν την άδεια με τη σειρά Σελίδα 143

Παράδειγμα Λογικού Δακτυλίου: το Token Ring της ΙΒΜ (συνέχεια) Ο συντονισμός διασφαλίζεται με την ύπαρξη ενός ειδικού δεσμευμένου μηνύματος που καλείται κουπόνι (token) Για να διασφαλιστεί ότι η ακολουθία των bits του token δεν θα βρεθεί σε κάποιο πλαίσιο χρησιμοποιείται τεχνική παραγεμίσματος των δεδομένων με bits (bit stuffing) Το υλικό του δακτυλίου εγγυάται ότι μόνο ένα κουπόνι βρίσκεται σε κάθε δακτύλιο token ring Ο υπολογιστής που θέλει να μεταδώσει, περιμένει το token μεταδίδει ένα μόνο πλαίσιο και μετά το token Σελίδα 144

Token Ring Σελίδα 145

Παράδειγμα Λογικού Δακτυλίου: το Token Ring της ΙΒΜ (συνέχεια) Το σχήμα αυτό (όπου όλοι οι σταθμοί μεταδίδουν με κυκλική σειρά) εξασφαλίζει δικαιοσύνη στην πρόσβαση στο φυσικό μέσο Αν κάποιος σταθμός δεν έχει δεδομένα να μεταδώσει τότε απλά αντιγράφει το token από την είσοδο στην έξοδο Ο χρόνος που απαιτείται για το token να κάνει έναν πλήρη κύκλο σε ένα δακτύλιο με υπολογιστές που δεν έχουν κάτι να μεταδώσουν είναι μικρός (λόγω του μεγέθους του token και του ότι ο χειρισμός του γίνεται από το υλικό του δικτύου, δηλ. την κάρτα Token Ring του υπολογιστή) Σελίδα 146

Σύγκριση των Τοπικών Δικτύων 802.3 και 802.5 Ταδιάφοραπρότυπαγιατοπικάδίκτυαχρησιμοποιούν παρόμοιες σε γενικές γραμμές τεχνολογίες Το 802.3 είναι (παγκοσμίως) ο πιο διαδεδομένος τύπος με τη μεγαλύτερη εγκατεστημένη βάση Οι σταθμοί εγκαθίστανται γρήγορα, χρησιμοποιείται ένα παθητικό καλώδιο και η καθυστέρηση σε χαμηλό φόρτο είναι πολύ μικρή Σελίδα 147

Σύγκριση των Τοπικών Δικτύων 802.3 και 802.5 (συνέχεια) Το 802.3 έχει μη καθορισμένη (non-deterministic) συμπεριφορά κάτι που το καθιστά ακατάλληλο για δεδομένα πραγματικού χρόνου Καθώς η ταχύτητα μετάδοσης αυξάνει η επίδοση πέφτει (διότι μειώνονται οι χρόνοι όπου το κάθε πλαίσιο χρειάζεται για να μπει πάνω στο καλώδιο, αλλά όχι και ο χρόνος που χρειάζεται να ταξιδέψει πάνω στο καλώδιο άρα και η περίοδος ανταγωνισμού, αφού το εύρος της σχισμής είναι 2τ ανεξάρτητα από το ρυθμό μετάδοσης δεδομένων) Σελίδα 148

Σύγκριση των Τοπικών Δικτύων 802.3 και 802.5 (συνέχεια) Σε μεγάλο φόρτο η παρουσία συγκρούσεων επηρεάζει σημαντικά το πλήθος των πακέτων που φτάνουν στον προορισμό τους χωρίς πρόβλημα (throughput) Στην περίπτωση του δακτυλίου με σκυτάλη, υπάρχουν αυθαίρετα μεγάλα πλαίσια, η καθυστέρηση σε χαμηλό φόρτο είναι μεγάλη. Προβλήματα μπορούν να υπάρξουν λόγω της ύπαρξης κεντρικής εποπτικής λειτουργίας Το πλήθος των πακέτων που φτάνουν στη μονάδα του χρόνου και η απόδοση του συστήματος σε υψηλά φορτία, είναι εξαιρετικές Σελίδα 149

Παράδειγμα Λογικού Δακτυλίου: Δίκτυο FDDI Το Token Ring χρησιμοποιεί θωρακισμένα καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους και λειτουργεί σε ρυθμούς μετάδοσης 1, 4 και 16Mbps. Σφάλμα σε κάποιο σταθμό ή σε κάποια σύνδεση μπορεί να σταματήσει το δίκτυο Το FDDI, αν και πλέον δεν αποτελεί επιλογή, έχει ορισμένα σημαντικά χαρακτηριστικά ανοχής σε σφάλματα Χρησιμοποιεί καλώδια οπτικών ινών και πετυχαίνει ρυθμούς μετάδοσης 100Mbps Αποτελείται από δύο πλήρεις δακτυλίους, προκειμένου να μπορεί να συνεχίζει να λειτουργεί ακόμα και με βλάβες Σελίδα 150

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) Σελίδα 151

Παράδειγμα Λογικού Αστέρα: ΑΤΜ Πρόκειται για δικτυακή τεχνολογία που αναπτύχθηκε από τις τηλεφωνικές εταιρείες με την ονομασία Asynchronous Transfer Mode ATM Η καρδιά του δικτύου ΑΤΜ είναι ένας μεταγωγέας (switch) o οποίος λαμβάνει τα δεδομένα από τον αποστολέα και τα μεταδίδει κατευθείαν στον παραλήπτη Μεταδίδει δεδομένα σε ρυθμούς τουλάχιστον 155Mbps χρησιμοποιώντας ένα ζεύγος καλωδίων οπτικών ινών για τη σύνδεση ενός σταθμού με το μεταγωγέα. Χρησιμοποιείται και ως τεχνολογία δικτύων ευρείας περιοχής Σελίδα 152

ATM Σελίδα 153

Παράδειγμα Λογικού Αστέρα: Τοπικό Δίκτυο με Μεταγωγή Στα τοπικά δίκτυα που χρησιμοποιούν τη μέθοδο πρόσβασης CSMA/CD όσο αυξάνονται οι σταθμοί που συνδέονται σε ένα δίκτυο (και άρα η κίνηση δεδομένων) η απόδοσή του πέφτει (γιατί;) Η λύση είναι η χρήση ενός δικτύου 802.3 με μεταγωγή (switching LAN) Ένατοπικόδίκτυομεμεταγωγήυλοποιείταιμεχρήση ειδικής συσκευής (switching hub ή switch) ηοποία «δημιουργεί» κάθε φορά ένα λογικό τμήμα από τους δύο υπολογιστές που θέλουν να επικοινωνήσουν καταργώντας έτσι τις συγκρούσεις Σελίδα 154

Τοπικό Δίκτυο με Μεταγωγή (συνέχεια) Υπάρχουν τοπικά δίκτυα με μεταγωγή τύπου 10Base-T, 100Base-T και Gigabit Ethernet Σε ένα switch μπορούν να συνδέονται πολλοί υπολογιστές και να μεταδίδουν ταυτόχρονα χωρίς να συμβαίνουν συγκρούσεις, λόγω της αρχιτεκτονικής της συσκευής Επίσης σε ένα switch μπορούν να συνδέονται και άλλα hubs (με αυτόν τον τρόπο μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους πολλά (διαφορετικά) τοπικά δίκτυα) στα οποία συνδέονται υπολογιστές και/ή άλλες συσκευές Σελίδα 155