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Advanced Computer Networks: Lecture 15 - Dr. Amir Qayyum

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THÔNG TIN TÀI LIỆU

Advanced Computer Networks: Lecture 15. This lecture will cover the following: packet header contains sequence of address/ports on path from source to destination; all forwarding/topology information required to switch a packet is provided by source host; used in some system area networks (SANs); directions may be rotated instead of discarding;...

CS716 Advanced Computer Networks By Dr. Amir Qayyum Lecture No. 15 Source Routing • Packet header contains sequence  of address/ports on path from  source to destination – One direction per switch: port, next  switch; (absolute) – Switches read, use, and then discard  directions Source Routing • All forwarding/topology  information required to switch a  packet is provided by source host • Used in some system area  networks (SANs) • Directions may be rotated instead  of discarding Data Transfer in Source Routing • Analogous to  following  directions Switch 1 data Switch data data data Switch Host A 3 data Host B 1 data Source Routing Model • Source host needs to know the  correct and complete topology of  the network – Changes must propagate to all hosts • Packet headers may be large and  variable in size: the length is  unpredictable Source Routing Model • Each switch needs to correctly and  efficiently manipulate the header  information – Rotation or stripping of address – Pointer to current address • Can be used in datagram or virtual  circuit networks Forwarding Performance • Assume switch is – General­purpose workstation – With DMA support – Multiple network adapters (NIC’s) • Switching process – – – – – Packet arrives on NIC 1 NIC 1 DMA’s packet into memory CPU looks at header, decides to send on NIC 2 NIC 2 DMA’s packet into NIC 2 memory Packet leaves via NIC 2 Implementation and Performance I/O bus CPU Interface Interface Interface Main memory • Packet arriving at interface 1 has to go on interface 2 • Point of contention for packets: I/O and memory bus Implementation and Performance • The cost of processing small packets  (parsing headers, deciding output port)  dominates other restrictions – Throughput = packets/sec  x  bits/packet • Moving data from inputs to outputs in  parallel may increase the aggregate  throughput • Potential bottlenecks – I/O bus bandwidth – Memory bus bandwidth – Processor computing power 10 Learning Bridges A B B3 C B5 D B2 B7 E K F B1 G H B6 • Problem B4 I J – Redundancy (desirable to handle failures, but …) – Makes extended LAN structure cyclic – Frames may cycle forever • Solution: spanning tree 18 Spanning Tree • • • • Subset of forwarding possibilities All LAN’s reachable, but Acyclic Bridges run a distributed algorithm to  calculate the spanning tree – Select which bridge actively forward – Developed by Radia Perlman of DEC – Now IEEE 802.1 specification – Reconfigurable algorithm 19 Spanning Tree Concept • LAN’s and bridges make a bipartite graph • Ports are edges connecting LAN’s to bridges • Spanning tree required – Connect all LAN’s: all vertices of graph are covered – Can leave out bridges: all edges may not be covered 20 Spanning Tree Algorithm • Each bridge has a unique,  totally­ordered identifier • Select bridge with lowest ID  as root bridge 21 Spanning Tree Algorithm • Each bridge determines – Direction of shortest path to root  (preferred port) – For each connected LAN, is it the  designated bridge? • Select bridge on each LAN closest to root as  designated bridge • Use ID (lowest) to break ties)  – Ports connecting LAN’s to designated  bridges called designated ports 22 Spanning Tree Algorithm • All designated bridges forward frames – On all designated ports – On preferred port (path leading to root) A B B3 LAN Designated port C B5 D B2 E Designated bridge K F Preferred port B2 B7 B1 G H B6 B4 I J 23 Distributed Spanning Tree Algorithm • Bridges exchange configuration  messages – ID for bridge sending the message – ID for what the sending bridge  believes to be root bridge – Distance (hops) from sending bridge  to root bridge 24 Distributed Spanning Tree Algorithm • Initially, each bridge believes it is  the root – Sends a configuration message, and  checks if any received message is  better than the current best message • Each bridge records current best  configuration message for each port 25 Distributed Spanning Tree Algorithm • Bridges forward  configuration  messages outward  from root bridge i.e.,  on all designated ports • Bridge assumes it is  designated bridge for  a LAN until it learns  otherwise A B B3 C B5 D B2 B7 E K F B1 G H B6 B4 I J 26 Algorithm Details • In steady state, only designated  bridges forward configuration  messages – Outward from root bridge, to all  designated ports – Until they learn they are not  designated bridge 27 Algorithm Details • In steady state, only root generates  configuration messages periodically – Timeout restarts algorithm (claiming “I  am root …”) • Although algorithm is reconfigureable,  it is not possible to forward frames  over alternative paths 28 Broadcast and Multicast • Forward all broadcast/multicast  frames to all preferred and  designated ports – Current practice – Lets hosts decide whether or not to  accept frame 29 Broadcast and Multicast • Alternative: extend learning to handle  groups – Learn when no group members  downstream – Group members periodically identify  themselves – Accomplished by having each group  member sending a frame to the bridge  with group address in source field 30 Limitations of Bridges • Do not scale – Broadcast does not scale – Spanning tree algorithm does not  scale • Do not accommodate heterogeneity – Only supports networks with same  address formats 31 Limitations of Bridges • Caution: beware of transparency – Frame drop because of bridge  congestion – Large and variable latency between  two hosts – Frames may reorder in extended  LANs 32 .. .Lecture? ?No.? ?15 Source Routing • Packet header contains sequence  of address/ports on path from  source to destination... Not to global networks • Not heterogeneous – Some use of address, but – No translation between frame  formats 15 Learning Bridges • Trivial algorithm – Forward all frames on all (other) LAN’s – Potentially heavy traffic & processing overhead

Ngày đăng: 05/07/2022, 12:08

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Mục lục

    Data Transfer in Source Routing

    Bridges and Extended LANs

    Uses and Limitations of Bridges

    Distributed Spanning Tree Algorithm

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