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Advanced Computer Networks: Lecture 14 - Dr. Amir Qayyum

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THÔNG TIN TÀI LIỆU

Cấu trúc

  • Slide 1

  • Slide 2

  • What we know …

  • What Next …?

  • Slide 5

  • Why Switching ?

  • Slide 7

  • After Switching – Are We Done ?

  • Connecting Large Networks

  • Slide 10

  • Packet Switches

  • Build Network from Stars

  • Forwarding

  • Routing

  • Contention and Congestion

  • Challenges for Packet Switching

  • Slide 17

  • Outline

  • Network Layers and Switches

  • Scalable Networks

  • Packet Forwarding Analogy

  • Packet Switching / Forwarding

  • Slide 23

  • Datagram Switching / Forwarding

  • Slide 25

  • Datagram Switching

  • Slide 27

  • Datagram Model

  • Slide 29

  • Virtual Circuit Switching

  • Slide 31

  • VC Tables in VC Switching

  • Slide 33

  • Signaling in VC Switching

  • Slide 35

  • Data Transfer in VC Switching

  • Virtual Circuit Model

  • Slide 38

  • Review Lecture 14

  • Slide 40

Nội dung

Advanced Computer Networks: Lecture 14. This lecture will cover the following: moving on from direct to indirect networks; introducing switches which provide indirect connectivity; store-and-forward switches; bridges and extended LANs; cell switching; segmentation and reassembly;...

CS716 Advanced Computer Networks By Dr. Amir Qayyum 1 Lecture No. 14 What we know … • Elements of networks: nodes and links • Building a packet abstraction on a link • Transmission, and units of communication  data • Detecting transmission errors • Simulating an error­free, reliable channel – Sliding window mechanism • Arbitrating access to a shared medium • Design issues of direct link networks – Functionality of network adaptors What Next …? • Moving on from direct to  indirect networks • Introducing switches which  provide indirect connectivity Switching and Forwarding Outline Store­and­Forward Switches Bridges and Extended LANs  Cell Switching Segmentation and Reassembly Why Switching ? • Motivation: – Why not just one direct link network ? • Basic approach: – How can we extend the direct link  abstraction (provide illusion of one  physical network) ? • Challenges: – What problems must we address ? Why Switching ? • Examples: – Where are these issues addressed in real  networks ? • Details of the switch: – What are the goals in design / how are  they addressed ? • Heterogeneity – switching allows multiple physical  netwrk After Switching – Are We Done ? • Scale – direct link networks: O(100) hosts – packet­switched networks: O(100,000)  hosts – Internet: O(2 year­1974) hosts • Beyond the basics – quality of service – congestion and performance analysis – network trends and their importance Connecting Large Networks • Assert: want to use one direct link network  • Limitations of directly connected networks: – Limited Scale ­ number of hosts that can be  attached • 1024 in Ethernet; only 2 in point­to­point link – Limited geographical area that can be covered • 2500 m in Ethernet; Point­to­point links also  limited Connecting Large Networks • Alternative: provide illusion of one  physical network • Solution: Indirect connectivity by using  switches – Packet switches in computer networks  control frame flow – Multiple direct link networks, transparent  to application 10 Datagram Switching • Managing tables in large, complex networks with  dynamically changing topologies is a real  challenge for the routing protocol Host E At switch 1: Dest Port#/Interface   A        2   B        1   C        3   D        0   E        1   …        … Host D Host F Switch Switch 1 Host C Host A Host G Switch Host B 26 Host H Datagram Switching • What happens if the destination is unknown ? • Network discards packet – Possibly notifying the sender (“no route to host”) E  C B  A Host E C A data Host D data C  F F data A  K ? ? B K Switch 3 Host C D  B Host F Switch 2 data data Host A Host G Switch Host B 27 Host H Datagram Model • No round trip time delay waiting for  connection setup – Host can send data anywhere, anytime as soon as it  is ready – Source has no way of knowing if the network is  capable of delivering a packet or if the destination  host is even up • Packets are treated independently – Possible to route around link and node failures  dynamically 28 Datagram Model • Every packet carry full address of  the destination – Overhead per packet is higher than for  the connection­oriented model – Global address to path translation  requires storage – Might not be possible to deliver packet  (dest unknown) 29 Virtual Circuit Switching • Explicit connection setup (& tear­down)  phase from source to destination:  connection­oriented model – Subsequence packets follow established  circuit • Supporting “connections” in network  layer may be useful for service notions 30 Virtual Circuit Switching • Each switch maintains a VC table  (connection state) per­link or per­ switch • Analogy – Phone call: each packet follows an  established path – Following a known route to reach the  31 destination VC Tables in VC Switching • VC table contains information for  each connection – incoming / outgoing interface (port) – incoming / outgoing VCI (virtual  circuit identifier) • Permanent (PVC) or switched  (signaled) virtual circuit (SVC) 32 VC Tables in VC Switching • Setup message in signaling process  (to create VC table) is forwarded  like a datagram • Acknowledgment of connection  setup to downstream neighbors to  complete signaling – Data transfer phase can start after  33 ACK is received Signaling in VC Switching I/F   VCI   I/F   VCI  in      in    out    out • Setup message is  forwarded from  Host A to Host B I/F   VCI   I/F   VCI  in      in    out    out   3       9      0   2       5       1 Switch • On connection  request, each  switch creates an  entry in VC table  with a VCI for the  connection setup 1 Switch setup setup B B B Host A Switch Host B I/F   VCI   I/F   VCI  in      in    out    out   2       7       3 34 setup B Signaling in VC Switching • Host B accepts  connection from  Host A, and sends  back an ACK I/F   VCI   I/F   VCI  in      in    out    out I/F   VCI   I/F   VCI  in      in    out    out   2       5       1 • In ACK, everyone  communicates its  choice of VCI to  its upstream  neighbor   9 ACK Switch Switch 1   7   3       9      0 ACK ACK Host A Switch Host B I/F   VCI   I/F   VCI  in      in    out    out   2       7       3   4 35 ACK Data Transfer in VC Switching I/F   VCI   I/F   VCI  in      in    out    out • Host A knows that  everything is in  place all the way  to Host B I/F   VCI   I/F   VCI  in      in    out    out   2       5       1       9 Switch data Switch 1 • In data packets,  each node then  puts the VCI of   its downstream  neighbor   3       9      0        7 data data Host A Switch Host B I/F   VCI   I/F   VCI  in      in    out    out   2       7       3       4 36 data Virtual Circuit Model • Typically wait full RTT for  connection setup before sending  first data packet – Can not avoid failures dynamically;  must re­establish connection (old  one is torn down to free storage  space) 37 Virtual Circuit Model • Each data packet contains only a small  identifier, making the per­packet  header overhead small – Global address to path information still  necessary • Connection setup provides an  opportunity to know network  conditions and/or reserve resources – Avoiding congestion but under­utilizing  38 switch Review Lecture 14 • • • • • • • Direct to indirect nets: switches provide ic Motivation, approach, challenges Heterogeneity, scale, QoS, congestion Limits: scale, area, Sol: illusion of 1 net Packet switches: MIMO, star Challenges: forwarding, routing, contention Forwardg: decision process at intersections,  selecting appropriate output port 39 Review Lecture 14 • 3 approaches: DG, VC, source • pkt cont enough info, switch translates addr  to out port, pkt forwarded independen, no  con setup ph, no RTT delay, dest unknown,  full addr overhead, route around failure • Con setup, pkt follow establi circuit, switch  maintain VC table, signaling (in datagram)  + ack, wait 1 RTT for data, not avoid  40 failures, small overhead, reserve resources .. .Lecture? ?No.? ?14 What we know … • Elements of? ?networks:? ?nodes and links • Building a packet abstraction on a link • Transmission, and units of communication ... switching allows multiple physical  netwrk After Switching – Are We Done ? • Scale – direct link? ?networks:? ?O(100) hosts – packet­switched? ?networks:? ?O(100,000)  hosts – Internet: O(2 year­1974) hosts • Beyond the basics... forwards packets from input port to output port – port selected based on address in packet header T3 T3 STS-1 Input ports Switch T3 T3 STS-1 Output ports • Advantages  – cover large geographic area (tolerate latency) –

Ngày đăng: 05/07/2022, 12:07