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Advanced Computer Networks: Lecture 17 - Dr. Amir Qayyum

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THÔNG TIN TÀI LIỆU

Advanced Computer Networks: Lecture 17. This lecture will cover the following: virtual paths with ATM; physical layers for ATM; shared ethernet emulation with LANE; ATM/LANE protocol layers; clients and servers in LANE; multi-input multi-output device; switching fabric;...

CS716 Advanced Computer Networks By Dr. Amir Qayyum Lecture No. 17 Virtual Paths with ATM • Two level hierarchy of virtual connection: 8­bit  VPI and 16­bit VCI – Switches in the public network use 8­bit VPI – Corporate sites use full 24­bit address (VPI + VCI) – Much less connection­state info in switches – Virtual path: fat pipe with bundle of virtual circuits Public network Network A Network B Physical Layers for ATM • ATM may run over several phy media • ATM was assumed to run over SONET  but both are entirely separable entities • ATM frame boundaries to be correctly  identified – Successive 53­byte ATM frames in payload – SONET overhead byte points to the payload – Another way is to calculate CRC (5th byte  of the cell) ATM and LANs • ATM grew out of the telephone community and  later used for computer communication • Significant advantage of performance and  better scalability of switched over shared media • No distance limitation in ATM making it a good  choice for high­performance LAN backbone • Point­to­point, long distance Gigabit Ethernet is  a competing technology with ATM ATM as a LAN Backbone H4 H5 Ethernet links ATM links H6 H3 E2 E1 Ethernet switch ATM-attached host H7 ATM switch E3 H1 H2 • Different from traditional LANs; no native  support for broadcast or multicast ATM in a LAN • How to broadcast to all  nodes on an ATM LAN ? –Without knowing all the  addresses –Without setting up VC to all  of them ATM in a LAN • Two solutions – Redesign protocols that consider LAN  different from what ATM can provide  (e.g. ATMARP) – Make ATM behave like shared media,  without loosing performance advantage  of switched media (e.g. LANE) • ATM address is different from a unique  48­bit MAC address Shared Ethernet Emulation with LANE • All hosts think they are on the same Ethernet ATM Switch ATM Switch LANE / Ethernet LANE / Ethernet Adaptor Card Adaptor Card LANE / Ethernet LANE / Ethernet Adaptor Card Adaptor Card Ethernet Switch Ethernet Switch HH HH HH HH HH HH HH HH HH HH LAN Emulation (LANE) with ATM • Transparent shared media  emulation of ATM • Adds (not changes) functionality to  ATM switches • Each device needs a global MAC  address, as well as an ATM  address to establish a VC 10 Ports and Fabric • Buffering is required at ports – Buffer management has profound  impact on performance – Internal (in fabric) or output  buffering is normally used • Fabric: simply move packets from  inputs to outputs 30 Design Goals ­ Throughput • An n x m switch can provide max  ideal throughput of S = S1 + S2 +  ……… + Sn – Only possible if traffic at inputs is  evenly distributed across all outputs – Sustained throughput higher than  link speed of output is not possible 31 Design Goals ­ Throughput • Variable size packets affect performance – Some operations have constant overhead per  packet – Switch performs differently for different sizes  of packets – Packet per second (pps) rate is also important • Most switches are subject to internal  contention – Determine performance under diff traffic  32 Design Goals ­ Throughput • Traffic models are important to throughput – Arrival time, output port, packet length – Extremely difficult to achieve accurate  models – Traffic­modeling very successful in telephony • Designers now expect high range of  throughputs – In order to handle a steady stream of 64­byte  packets, a 40Gbps switch need a rate of 78M  33 pps !!! Design Goals ­ Scalability • Cost of hardware rises fast with increasing  the number of ports n – Adding ports increases hardware & design  complexity – Scalability in terms of rate of increase in cost • Design complexity determines maximum  switch size – Switch designs run into problems at some  maximum number of inputs and outputs 34 Switch Performance • Avoid contention with buffering – Use output buffering when possible – Apply backpressure through fabric – Input buffering with “peeking” (non­FIFO  semantics) to reduce head­of­line blocking problems – Drop packets if input buffer overflows • Good scalability – O(N) ports – Port design complexity O(N) gives O(N2) for switch – Port design complexity O(1) gives O(N) for switch 35 Crossbar (“Perfect”) Switch • Problem: hardware scales as O(N2) 36 Knockout Switch: Pick L from N D 8­to­4 concentrator D 2x2 random selector D D D D D D D D delay unit Outputs Inputs D D D D D • Problem: what if more than L arrive 37 Shared Memory Switch Outputs Mux Buffer memory Write control Demux … … Inputs Read control 38 Self­Routing Fabrics • Use source routing on “network” within  switch • Input port attaches output port number as  header • Fabric routes packet based on output port • Types – Banyan network – Batcher­Banyan network – Sunshine switch 39 Banyan Network Sends 0 bit up Sends 1 bit down MSB LSB • No contention if inputs are sorted and unique 40 Banyan Network 001 001 011 110 011 111 110 MSB LSB 111 • Sends 0 bit up, 1 bit down 41 Batcher (Merge Sort) Network 3 3 6 6 1 Sort 1 Merge 7 Merge Routing packets through a Batcher network • Batcher­Banyan Network – Attach the two­back­to­back – Arbitrary unique permutations routed without  42 contention Batcher­Banyan Network sends 1 bit up sends 0 bit down sends 0 bit up sends 1 bit down 43 Sunshine Switch k Inputs n k Delay Batcher n+k Trap (marks  overflow  packets) n+k Selector n n n l banyans n n n Outputs • Like a Knockout switch, except • Recirculates overflow packets i.e., when  more than L arrive in one cycle 44 ... Uses point­to­multipoint VC with all clients • Servers physically located in one or more devices LES ATM network BUS Point-to-point VC Point-to-multipoint VC LECS H1 H2 15 LANE Registration Client contacts LECS on predefined  VC, and sends ATM address to it... Similar solutions for other? ?networks:? ? VPNs on WANs, VLANs on large,  switched Ethernets 11 ATM / LANE  Protocol Layers Higher-layer protocols (IP, ARP, ) Signalling + LANE Ethernet-like interface AAL5.. .Lecture? ?No.? ?17 Virtual Paths with ATM • Two level hierarchy of virtual connection: 8­bit  VPI and 16­bit VCI

Ngày đăng: 05/07/2022, 12:08

Xem thêm:

Mục lục

    Virtual Paths with ATM

    Physical Layers for ATM

    ATM as a LAN Backbone

    ATM in a LAN

    Shared Ethernet Emulation with LANE

    LAN Emulation (LANE) with ATM

    ATM / LANE Protocol Layers

    Clients and Servers in LANE

    Input Buffering: Head-of-line Blocking

    Switching Fabric and Ports

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