S-38.188 Tietoliikenneverkot
Lähiverkot
Markus Peuhkuri
3. marraskuuta 1999
- Lähiverkkostandardit
- Väylänsaantitavat
- Median saantitavat
- Perinteiset lähiverkot
- väyläverkot:
- Ethernet, Local Talk
- rengasverkot:
- Token Ring, FDDI
- ATM & ATM LAN-emulaatio
- Verkkosovittimet
- Tärkein lähiverkkojen standardisoija IEEE projekti 802
- 802-1990
- Local and Metropolitan Area Networks: IEEE Standard: Overview and Architecture
määrittelee yleiset käsitteet
- 802.1
- liikenteenhallinta, verkkojen kuormitus, verkonhallinta,
verkkojen yhdistäminen, yhdysliikenne verkkojen välillä
- 802.2
- siirtoyhteyden ohjaus (LLC)
esim. vuonohjaus siltaverkoissa
- 802.3
- Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) - (ETHERNET)
- 802.4
- Standard for Token-Passing Bus Access Method and Physical Layer Specifications (token bus)
- 802.5
- Token Ring Access Method and Physical Layer Specifications
- 802.6
- Distributed Queue Dual Bus (DQDB) Subnetwork of a Metropolitan Area Network (MAN)
- 802.7
- Broadband Local Area Networks
- 802.8
- 802 Recommended Practice for Fiber Optic Local and Metropolitan Area Networks
- 802.9
- Integrated Services LAN Interface at the MAC and PHY Layers
isokronisen liikenteen välittäminen lähiverkossa
- 802.10
- Standard for Interoperable LAN/MAN Security
- 802.11
- Standard for Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications
langattomal lähiverkot
- 802.12
- Demand Priority Access Method, Physical Layer and Repeater Specification
100 Mbit/s prioritisoitu liityntä (100VG-AnyLAN)
- 802.14
- Standard Protocol for Cable-TV Based Broadband Communication Network
- CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)
- yksinkertainen ratkaisu
- rajoittaa verkon maksimipituutta ja lyhintä käytettävää pakettia
- ei voida antaa maksimiaikaa siirtoviiveelle
- toimii yllättävän hyvin ensimmäisiin epäilyihin nähden
- 1-perisistent
- CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)
- käytössä Apple LocalTask:issa
- p-persistent
- Liikennöivät laitteet järjestyksessä oikeuksien mukaan
- DQDB
- hallinta ja jonotus hajautettu laitteiden kesken
- ATM
- resurssien varaus verkon soluissa (kytkimissä)
- Token Passing Ring
- verkossa kiertää vuorokehys
- asema voi varata vuoron, jos vuorokehykseen varattu
prioriteeti on pienempi kuin odottavan paketin
- Token Ring ja FDDI
- Token Passing Bus
- vuorokehys kuten TR:ssä, mutta siirtomediana väylä
- käytetty lähinnä GM:n MAP-järjestelmässä
- Kaksisuuntainen
- kaikki liikenne yhdessä kaapelissa
- IEEE 802.3, IEEE 802.4
- Taitettu
- yksinkertainen
- kaksinkertainen
- Kaksoisväylä
- väylät "ylävirtaan" ja "alavirtaan"
- DQDB
- Ethernet <> IEEE 802.3
- erilainen kehysrakenne
- samat laitteet osaavat yleensä liikennöidä molemmissa
- kerrottava verkkoohjelmistolle, kumpaa käytetään
- Ethernet kehitetty Digitalin, Intelin ja Xeroxin yhteistyönä
70-luvun puolessavälissä
| Ethernet |
|
IEEE 802.3 |
|
|
| Tahdistus (7) |
|
Tahdistus (7) |
|
|
| Alkumerkki (1) |
|
Alkumerkki (1) |
|
|
| Kohdeosoite (6) |
|
Kohdeosoite (6/2) |
|
|
| Lähdeosoite (6) |
|
Lähdeosoite (6/2) |
|
|
| Tyyppi (2) |
|
Pituus (2) |
|
IEEE 802.2 |
| Data (2) |
|
|
|
DSAP(1) |
| |
|
|
|
DSAP(1) |
| |
|
|
|
SSAP(1) |
| |
|
|
|
Ohjaus(1) |
| |
|
|
|
Data(1) |
| |
|
Täyte |
|
|
| FCS (4) |
|
FCS(4) (6/2) |
|
|
| |
|
|
|
|
- CSMA/CD -algoritmin toiminta riippuu kyvystä havaita törmäykset
- Paketin lähetysaikana kaikkien tulee saada tieto törmäyksestä
signaalin vaellettava kaapeli kahteen kertaan
- IEEE 802.3 (10 Mbps)
- kaapelin pituus 5 km
- minimi kehyksen koko 64 tavua
- Koaksiaalikaapeli
- 10Base-5 (50 ohm, "paksuethernet")
- 10Base-2 (50 ohm, "ohutethernet")
- 10Broad-36 (75 ohm, laajakaistainen moduloitu: sietää häiriöitä paremmin)
- Parikaapeli
- 1Base-5 (Starlan)
- 10Base-T
- 100Base-TX (UTP-5, STP-5; 2 paria)
- 100Base-T4 (UTP-3, 4 paria)
- 1000Base-T
- Valokuitu
- 10BaseFL, 10BaseFB, 10BaseFP
- 100Base-F
- 1000Base-F
- Kytkevä ethernet (10BaseT)
- jokaiselle koneelle tarjolla oma 10Mbit/s kaista
- MPEG-2 -video menee 4-6 Mbit/s
- Nopea ethernet (100Base-*, 1000Base-*)
- käyttävät parikaapelia (2 tai 4 paria)
- liikennöinti kaapelissa yksisuuntaista
- kytkevä keskitin vuonohjauksella
- 100VG-AnyLAN - ei varsinaisesti yhteyttä normaaliin
ethernetiin, muistuttaa hyvin paljon Token Ring-protokollaa
- Vältä pitkiä kaapeleita
toistimien tilalle siltoja tai reitittimiä
- Rajoita konemäärää verkossa
- Laitteiden tullee toteuttaa protokolla oikein
oikea törmäyksen tunnistus ja peräytyminen elintärkeitä
- Käytä suurinta mahdollista kehyskokoa
- Älä sekoita suurivolumista reaaliaikaliikennettä ja datasiirtoa
kohtuullisilla vaatimuksilla toimivat kuitenkin yhteen
K.o. ohjeet hyvin pitkälle vanhentuneita kynkentäisen tekniikan myötä.
- Halpa verkko
- parikaapelilla
- liitäntä jokaisessa MacIntoshissa
- alunperin tulostimenjakoon
- Pituus 300 m
- Asemia 32 kpl
- Nopeus 230 kbit/s
- CSMA/CA
- Aikavälirengas (Slotted Ring)
- Rekisteriliitosrengas (Register-insertion ring)
- Valtiuuden välitys
- rengasverkoissa yleisin: Token Ring, FDDI
- Renkaassa kiertää jatkuvasti bittijono
- jaettu kiinteään määrään kiinteänmittaisia välejä
- lähetttävä asema odottaa vapaata väliä ja kirjoittaa paketin
- vastaanottava kopioi paketin itselleen
- lähettänyt asema poistaa paketin ja merkitsee välin vapaaksi
asema ei saa käyttää uudelleen tätä.
- Vaihtoedot
- montaako väliä saa käyttää
- vastaanottaja poistaa
vastaanottaja alhaalla, puskurointi, epäreilu
- Normaalisti bitit menevät suoraan aseman ohi
- Aseman lähettäessä
- 1.
- tulevat bitit varastoidaan puskuriin
- 2.
- tilalle lähetetään haluttu paketti
- 3.
- kun oma viesti on renkaassa, bitit kierrätetään puskurin kautta
- 4.
- viestin tullessa takaisin, se poistetaan, jona aikana puskuri tyhjenee
- Vaihtoehdot: vastaanottaja poistaa
- Pieni lähetysviive korvautuu pitkällä viivellä
- Verkossa kiertää vapaa valtuus (free token)
(käytännössä tietty bittijono)
- Lähettävä asema odottaa valtuutta
- 1.
- muuttaa valtuuden varatuksi
- 2.
- lähettää kehyksen perään
- 3.
- vastaanottaja kopioi datan itselleen
- 4.
- lähettäjä poistaa kehyksen ja lähettää vapaan valtuuden
- Vaihtoehdot
- milloin valtuus vapautetaan
- 1.
- takaisin tulleen paketin aluksi (IEEE Token Ring alunperin)
- 2.
- heti kehyksen perään (FDDI)
- kuka poistaa kehyksen renkaasta
- kuinka kauan yksi voi lähettää (Token Hold Time)
TRT: Token Rotation Time, TTRT: tavoiteaika TRT:lle
- Ei liikennettä verkossa tiettyyn aikaan (FDDI: 2,5 ms)
valtuus kadonnut
- Valvoja merkitsee varatut valtuudet: jos valvoja näkee merkityn valtuuden
vapaa valtuus kadonnut
- Toipuminen: uuden valtuuden luominen
FDDI: laite lähettää verkkoon oman vaatimuksen TTRT:stä
jokainen vertaa omaan: alin "tarjous" kiertää verkon
- IBM:n kehittämä, tuotteena esitelty 1985
- Monimutkaisempi algoritmi kuin Etherneissä
- 1.
- vuoromerkki
- 2.
- kehyskohtainen prioritisointi
- 3.
- valvontatoiminto häiriötilanteiden varalle
- 4.
- hallintakehykset (26)
- virheistä toipuminen
- uuden aseman tulo verkkoon
- konfigurointi
- virheiden hallinta
- Kaksi eri nopeutta 4 ja 16 Mbit/s
paketin datan pituus 4099 ja 18000 bittiä
- Kaapeloitu tähdeksi, liitetty MAU:hun, joka kytkee renkaaksi
- MAU voi sisältää älyä viallisen aseman ohittamiseksi
- kehykset modifioidaan "lennossa"
jokainen asema aiheuttaa yhden bitin viiveen,
valvonta-asemassa 24 bitin kiinteä puskuri, jotta koko
vuoromerkki mahtuisi kiertämään.
- valvontakehys liikkuu vähintään 7 s välein
- siirtomedista määritelty minimilaatu kaapelin päässä
mahdollistaa eri siirtomedioiden käytön
- Prioriteetit: 8 tasoa
- prioriteettikenttä
- asema voi lähettää, jos lähetettävän kehyksen prioriteetti on
sama tai suurempi kuin vastaanotetun vapaan valtuuden
- varauskenttä
- asema voi varata lähetysoikeuden jos lähetettävä prioriteetti
suurempi kuin varauskentässä
- Lähetyksen jälkeen saatava uusi valtuus
- ANSI X3T9.5, ISO 9314
- Neljän tyyppisiä koneita
- DAS: (dual attachment station)
- kiinni kaksoisrenkaassa. Tyypillisesti
runkoverkon sillat ja reitittimet.
- DAC: (dual attachment consentrator)
- SAS:en liittäminen
kaksoisrenkaaseen.
- SAS (single attachment station)
- kiinni yhdessä renkaassa
- SAC: (single attachment consentrator)
- Puiden rengas
- Kolme eri käyttöympäristöä
- 1.
- atk-keskusympäristö (back end network):
isojen koneiden liittäminen toisiinsa lähellä toisiaan
- 2.
- toimistoverkko (front end network):
useita yksittäisiä koneita yksinkertaisella
liitynnällä. Tähtimäinen kaapelointi, koneet
poistuvat verkosta
- 3.
- runkoverkko (backbone network):
laajalla (kuidun pituus 200/2 km) alueella olevia
verkkoja yhdistävä ratkaisu
- Voi lähettää asynkronista dataa
- 1.
- ei aikakriittistä dataa
- 2.
- jos lähetyksen alkaessa TRT < TTRT
Voi lähettää niin kauan kuin edellinen ehto on voimassa
- Voi lähettää synkronista dataa TTRT:n puitteissa
- Useita mediavaihtoehtoja
- monimuotokuitu
- (62.5/125 ): 2 km
- yksimuotokuitu
- (10/125 ): 60 km
- suojattu kierretty pari
- (STP)
- suojaamaton kierretty pari
- (UTP) 100 m (TPDDI)
- LLC ei kuulu standardiin (IEEE 802 mukainen)
- FDDI-II mahdollistaa myös isokronista n*64kbit/s liikenettä
- Distributed Queue Dual Bus
- Yksisuuntainen kaksoisväylä
- väylät eri suuntiin
- kummankin väylän päässä kehysgeneraattori
- Nopeus 155 Mbit/s
- 125
kehykset
- 53 tavun lohkoihin
- Reilu hajautettu jonotus
- asema kertoo "alavirtaan" tarpeensa lähettää
- Käytössä pääasiassa Australiassa ja Yhdysvalloissa
- Eri siirtomuodoille kaistanleveyttä tehokkaasti käyttävä ratkaisu
- vakionopeuksinen viiveherkkä
- vaihteleva, viiveherkkä
- purskeinen liikenne
- Solurakenne
- otsaketietoa 5 tavua
- dataa 48 tavua (kiinteä)
- Sama siirtotapa käytössä niin lähi- kuin laaja-alaisissa verkoissa
- Vapaa topologia
- Kaapelointi tähtimäisesesti keskittimeen
- Suora ATM:n käyttö
- ATM-LAN emulaatio
- ohjelmille "näkyy" perinteinen lähiverkko
- helppo liitettävyys olemassa oleviin verkkoihin
- Virtuaaliset lähiverkot
- IP osoitteet (32 bit)
ATM osoitteet (20 oktettia)
- IP yhteydetön
ATM yhteydellinen
- IP paketit kilotavuja
ATM solu 5+48 tavua
- Eri toteutusympäristöt
- lähiverkot: korvaa Ethernet, Token Ring, FDDI-verkot
- lähiverkkojen (ei ATM) yhdistäminen
- reitittimien yhdistäminen (WAN)
- OSI Network Sevice Access Point
- ISO 8348, ITU-T X.213
- 20 oktettia
- Authority and Format Identifier (1 oktetti)
- DCC ATM Format (AFI = 39)
- Data Country Code (2 oktettia) ISO 3166
maakoodi: BCD-koodattu
- ICD ATM Format (AFI = 47)
- International Code Designator (2 oktettia)
esimerkiksi British Standards Institute
- E.164 ATM Format (AFI = 45)
- ISDN-numerointi: max 15 numeroa BCD-koodattu 8
oktettiin
- Domain Specifica Part (DSP)
- High Order DSP (HO-DSP)
- hallinnoija päättää jaosta
- voi jakaa edelleen aliosiin: vaikuttaa
reitityksen toteuttamiseen
- End System Identifier (6 oktettia)
- tunnistaa päätelaitteen
- uniikki IDP + HO-DSP -avaruudessa
- esim IEEE MAC
- Selector (1 oktetti) laitteen sisäinen osoite
- Julkisissa verkoissa E.164
- numerointityyppi
- = kansainvälinen
- numerointisuunnitelma
- = E.164
- Yksityisissä verkoissa kaikki kolme muotoa
- numerointityyppi
- = tuntematon
- numerointisuunnitelma
- = ATM Endsystem Address
- Numerointityyppi ja -suunnitelma välittyy merkinannossa
- ATM-verkoissa ei broadcast-toiminnallisuutta
ATMARP-palvelin
- toteuttaa muunnokset ATM-osoitteiden (joko
laitteiden NSAP-osoitteet tai PVC-ympäristössä VPI/VCI-arvot)
ja vastaavien IP-osoitteiden välillä vrt. ARP
- tietokanta ylläpitää ja päivittää tietoja
InARP-kyselyillä 15 - 20 minutin välein
- kyselyyn vastataan joko postiivisesti tai negatiivesti
- PVC
- kiinteät yhteydet luodaan hallinta-asemilla
- SVC
- kytkentäiset yhteydet luodaan merkinannolla (UNI)
- ATM (UNI 3.1) tukee
- 1.
- pisteestä-pisteeseen
- 2.
- pisteestä-moneenpisteeseen
mutta ei monipiste-monipiste
- kilotavuja
5+48 tavua
- ATM sovituskerros 5 (AAL5)
- LLC/SNAP kehystys
- oletus MTU 9180 (max 65527)
- 2-192 (1366) solua
- Emuloi olemassa olevia lähiverkkoja ATM-verkossa (Ethernet,
Token Ring)
- Verkkoohjelmistolle täsmälleen sama rajapinta kuin perinteinen MAC-kerros tarjoaa
mahdollistaa NetBIOS, IPX, AppleTalk
- LE asiakas (LEC)
- LE palvelu(t)
- Asiakas (LEC)
- päätelaitteissa,
käyttää palveluja LE käyttäjä-verkkoliitännässä (LUNI)
- Palvelu
- mahdollisesti useita samassa verkossa
- konfiguraatiopalvelin (LECS)
- LE-palvelin (LES)
- jakelulähetys/tuntematon-palvelin (BUS)
- 1.
- Asiakas luo yhteyden LECS:iin
- verkosta ILMI:llä
- tunnettu osoite
47007900000000000000000000-00A03E000001-00
- PVC: VPI=0 VCI=17
- erikseen konfiguroitu
- 2.
- Lähettää konfiguraatiopyynnön LECS:lle
- verkkotyyppi:
- Ethernet/Token Ring
- suurin kehyskoko:
- (1516, 4544, 9234, 18190)
- ELAN nimi
- 3.
- Vastauksena LES:n osoite verkkoon, johon asiakas kuuluu
- 4.
- Luo yhteyden LES:n (P-t-P)
- 5.
- Lähettää liittymispyynnön. Koneella uniikki ATM- ja
MAC-osoite
- 6.
- Hyväksyy liittämisen kontollijakeluun
- 7.
- Kysyy LES:lta BUS:n ATM-osoitteen. BUS:n MAC on
FF:FF:FF:FF:FF:FF, broadcast-osoite.
- 8.
- Luo yhteyden BUS:n
- 9.
- Hyväksyy liittämisen yleislähetysjakeluun
- LEC kysyy LES:lta MAC-osoitteen perusteella ATM-osoitteen
Mikäli LES ei tiedä, lähettää kyselun kaikille
kontrollikanavaa myöten, esimerkiksi ethernet-kytkimen
tapauksessa.
- LEC luo yhteyden suoraan toiseen LEC:n
- puretaan, mikäli ei liikennettä 20 min aikana
- Yleislähetys: viesti lähetetään BUS:lle, joka lähettää kaikille
- C-IP tehokkaampi
- käytettävissä myös muilla protokollilla (ei määritelty)
- vähemmän kerroksia ja kyselyjä
- (yleensä) suurempi MTU
- ei tehokasta tapaa jakelu- ja yleislähetyksille
- LANE käyttöönotossa helpompi
- enemmän automatisointia
- verkkojen liittäminen MAC-tasolla (vrt verkkokerros)
- BUS pullonkaula?
- Edut
- yksi verkko kaikelle liikenteelle
- uudet sovellukset tulevat mahdolliseksi
- yhteensopiva nykyisen kaapeloinin kanssa
- vaiheittainen siirtyminen mahdollista
- yksinkertaistettu verkonhallinta
- pitkä elinaika arkkitehtuurina
- Haitat
- uutta ja tuoretta tekniikka (vs. Ethernet, FDDI)
- laitevalmistajia (toistaikseksi) vähemmän
- verkon ongelmien selvittäminen vaikeampaa
- myös Ethernet-verkon tekniikat kehittyneet (virtuaali-LAN)
- Puskuria vastaanottoon
- 1-2 kehyksen verran
- ATM: solupuskuria kehysten kokoamiseen
- Datan siirto muistiin/sta
- DMA: adapteri huolehtii
- PIO: prosessori kopioi
- Pullonkaulat
- keskeytysten käsittely
- väylän kaistanleveys
132 MB/s (PCI-32) > 1 Gbit/s
- kopiointi muistissa
- Perinteiset lähiverkot
- Ethernet & FDDI
- väylän/vuoronvaraus
- perusmitoitus
- ATM
- Classical IP
- lähiverkkoemulaatio
- Adapterien perusrakenne
No References!
S-38.188 Tietoliikenneverkot
Lähiverkot
This document was generated using the
LaTeX2HTML translator Version 98.1p1 release (March 2nd, 1998)
Copyright © 1993, 1994, 1995, 1996, 1997,
Nikos Drakos,
Computer Based Learning Unit, University of Leeds.
The command line arguments were:
latex2html -split 0 -no_navigation handout.tex.
The translation was initiated by Markus Peuhkuri on 1999-11-01
Markus Peuhkuri
1999-11-01