Hálózati architektúrák és rendszerek. Szélessávú és Média-kommunikáció szakirány ősz

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Hálózati architektúrák és rendszerek. Szélessávú és Média-kommunikáció szakirány 2008. ősz"

Klára Biróné
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Hálózati architektúrák és rendszerek Szélessávú és Média-kommunikáció szakirány ősz

2 A tárgy felépítése (1) Lokális hálózatok. Az IEEE architektúra. Ethernet Csomagkapcsolt hálózatok IP-komm. Az Internet Végpontok közötti kapcsolat, transzport-prot., TCP, UDP A TCP/IP protokoll-család. Alkalmazási példa: VoIP Áramkörkapcsolt hálózatok PSTN, ISDN, 2. generációs cellás mobil-rendszerek Kapcsolat-orientált hálózatok SDH Synchronous Digital Hierarchy ATM Asynchronous Transfer Mode MPLS Multi-Protocol Label Switching 3. generációs mobil rendszerek Optikai kommunikáció Alapok Wavelength routing és csomagkapcsolás

Alkalmazási példa: VoIP Áramkörkapcsolt hálózatok PSTN, ISDN, 2.

3 A tárgy felépítése (2) Hozzáférési hálózatok: xdsl FTTx, xpon CATV Szélesávú vezetéknélküli hozzáférés (BWA Broadband Wireless Access) Áttekintés PAN, Bluetooth WiFi WiMAX Újgenerációs hálózatok (NGN Next Generation Networks) A távközlési megközelítés NGN a mobil világban: 4G vagy B3G (Beyond-3G) Tervezési kérdések Összefoglalás, tartalék

WiFi WiMAX Újgenerációs hálózatok (NGN Next Generation Networks) A távközlési

4 A kommunikációs hálózatok fő típusai (az adattovábbítás módja szerint)

5 Lokális hálózatok/ethernet Tartalom 1: IEEE Ethernet (a klasszikus E.) 2: IEEE 802.3u Fast Ethernet 3: IEEE 802.3z Gbit/s Ethernet 4: IEEE 802.ae 10 Gbit/s Ethernet

6 Az Ethernet története A Xerox Palo Alto Research Center fejlesztette ki A Digital Equipment, Intel, and Xerox as DIX (DEC, Intel, Xerox) közös szabványa lett Az IEEE az IEEE ban szabványosította (változtatásokkal) Ezért két változat létezik: Ethernet version 2 (DIX) IEEE Különbségek elsősorban a MAC keretben Topológia: logikailag (és eredetileg fizikailag is) busz

3-ban szabványosította (változtatásokkal) Ezért két változat létezik: Ethernet version 2 (DIX)

7 Kitérő: mi lett a többi LAN-nal (és MAN-nal)? 802.4: token bus (~vezérjeles busz) Talán a legjobb MAC protokoll, de bonyolult, és kezdeti ipari alkalmazások után kihalt 802.5: token ring (~vezérjeles gyűrű) Az IBM nyomta át, még létezik, de kevés 802.6: DQDB MAN Nagyvárosi hálózat céljára és adat-beszéd Kísérleti rendszerek a 90-es évek elején, elhalt ANSI FDDI FDDI Fiber Distributed Data Interface A LAN-oknál egy nagyságrenddel nagyobb sebesség és lefedés Ring-topológia és MAC-protokoll Még léteznek és támogatják a gyártók, de kifutóban

5: token ring (~vezérjeles gyűrű) Az IBM nyomta át, még létezik, de kevés 802.

8 Ethernet a nagyszámú változat Számos szabványváltozat: 1Base5 (Starlan), 10Base5 (Ethernet), 10Base2 (Cheapernet) 10BaseT, 10BaseF, 10Broad36 100BaseTX, 100BaseFX, 100BaseT2, 100BaseT4 1000Base-LX, 1000Base-SX, 1000Base-CX, 1000Base-T 10GBase-SR, 10GBase-SW,, 10GBase-LX4 100BaseVG, 100VG-AnyLAN Jelölésrendszer: Az első szám: adatsebesség (1=1 Mbit/s, 10=10 Mbit/s,...) Base = alapsávi (baseband) átvitel, Broad = szélessávú (broadband) átvitel Az utolsó szám vagy betű az átviteli közeget jellemzi: T = twisted pair, FX/LX/SX = fibre optics, CX = shielded balanced copper, T4 = 4 pair twisted pair, T2 = 2 pair twisted pair Szegmenshossz: - 2=185m, 5=500m

adatsebesség (1=1 Mbit/s, 10=10 Mbit/s,.

9 Az Ethernet-architektúra kibékülés, összeegyeztetés

10 IEEE Ethernet MAC és fizikairéteg-változatok CSMA/CD MAC AUI Interface 10Base5 (Thick Coax) 10Base2 (Thin Coax) 10Base-T (UTP cat 3,4,5) 10Base-F (Fibre) Ethernet fizikairéteg-változatok

11 A fizikai réteg feladatai Bitfolyamok adása és vétele Vivő-érzékelés Ütközésdetekció A jelek kódolás és dekódolása Előke (preamble) generálása Órajel generálása a szinkronizáláshoz

12 Fizikai réteg - architektúra Medium Access Control (MAC) PLS Fizikai réteg PMA MDI AUI MAU Erre terjed ki az IEEE szabvány átviteli közeg PLS Physical Signalling Sub-layer MDI Medium Dependent Interface AUI Attachment Unit Interface MAU Medium Attachment Interface PMA Physical Medium Attachment

3 szabvány átviteli közeg PLS Physical Signalling Sub-layer MDI Medium

13 Medium Access Control CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Az állomás figyeli a csatornát, a vivőt (carrier sense) Ha nem érzékel adást, elkezdi küldeni a keretet Ha 2 v. több állomás ad, mindegyik abbahagyja az adást (ütközésdetekció - collision detection) Bizonyos (véletlen) késleltetést követően az állomás újból megkísérli az adást A CSMA/CD-hez szükséges, hogy Vivőt érzékeljünk adás előtt Érzékeljük adás alatt, hogy más is ad (collision detection)

több állomás ad, mindegyik abbahagyja az adást (ütközésdetekció - collision detection) Bizonyos (véletlen) késleltetést

14 Medium Access Control a CSMA/CD folyamatábrája az állomás adásra kész a csatorna érzékelése várakozás a backoff stratégia szerint adás és a csatorna érzékelése zavaró jel ( jam ) adása adás befejezése

15 Az Ethernet-keretek felépítése Keretfelépítés: 7 byte előtag: byte keret kezdet 6 byte célcím 6 byte forráscím 2 byte adatmező hossz: teljes keret min. 64 byte max byte adatmező min. 46 byte max byte 4 byte CRC ellenőrző összeg

byte adatmező hossz: teljes keret min. 64 byte max.

16 Az Ethernet MAC-protokollja

17 Az Ethernet hatékonysága (kihasználtság throughput) Hatékonyság 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% B=10 Mbps Résidő=64 bájt 64 byte 128 byte 256 byte 512 byte 1024 byte sok Állomásszám

18 Kapcsolt Ethernet Nagyobb forgalom kezelése a buszsebesség növelése nélkül Ethernet-kapcsoló (switch), több vonali kártyával A kártyák portjaira 10BaseT-n csatlakoznak a végpontok Ütközéses kommunikáció (mint a klasszikus esetben) pufferelt portok, duplex működés

A kártyák portjaira 10BaseT-n csatlakoznak a végpontok Ütközéses

19 Nagysebességű Ethernet szabványok Fast Ethernet IEEE 802.3u Gigabit Ethernet IEEE 802.3z 10 Gigabit Ethernet IEEE 802.3ah Jellemzők 10/100 1 Gbit/s 10 Gbit/s Mbit/s Ütköztetési 64 byte 512 byte n.a. ablak Keretek közötti idő 96 bit 96 bit 96 bit Küldési próbálk n.a. Visszalépési alg. limitje n.a. Max. keretméret 1518 byte 1518 byte 1518 byte Min. keretméret 64 byte 64 byte 64 byte

3ah Jellemzők 10/100 1 Gbit/s 10 Gbit/s Mbit/s Ütköztetési 64 byte 512 byte n.a. ablak Keretek közötti idő 96 bit 96 bit 96 bit Küldési próbálk.

20 Fast Ethernet Minden gyors-ethernet kapcsolt és vagy UTP vagy üvegszál. Változatok: 100Base-T4 Cat3 sodrott érpár, 25 MBaud jelzési sebesség, 4 érpár, 100 m 100Base-TX Cat5 kábel, 2 sodrott érpár, 100 m 4B/5B kódolás Manchester-kód helyett A 32-ből 16 az adatra, plusz pár vezérlésre, a maradék kihagyva, mert nem jó a szinkronizálás szempontjából 100Base-FX Két multimódusú fényvezető szál, 2 km

Cat5 kábel, 2 sodrott érpár, 100 m 4B/5B kódolás Manchester-kód helyett A 32-ből 16 az adatra,

21 IEEE 802.3z Gigabit Ethernet Overview GbE is still Ethernet, only faster Preserving frame format Backward compatibility to classic and fast Ethernet Copper and fiber media Half-duplex operation: still CSMA/CD Without additional measures, only 25 m would be possible. To allow for longer distances: (1) Carrier extension (2) Frame bursting Full-duplex operation Allows simultaneous two-way transmission The possibility of collisions is eliminated and the effective bandwidth is doubled

22 IEEE 802.3z Gigabit Ethernet Overview (cont.) New functional capabilities: Flow Control Optional flow control allows to avoid receiver buffer overflows 802.1Q VLAN Tagging Allows the creation of virtual networks based on logical identification rather than physical addresses Reduces the number of addresses that must be maintained in switch tabels Allows to assign user priorities within an Ethernet Requires to change the frame format (if used, we are no longer compatible to the other Ethernets)

23 VLAN packet format Introduce an additional address per VLAN 12 bit VLAN ID= 4096 different addresses Original Length (or type in case of V.2) field carries 0x8100 This means that it is a VLAN tagged frame Tag Control Information (2 Byte) User Priority Field (3 Bit) 802.1P Canonical Format Indicator (1 Bit) (Big Endian vs. Little Endian) VLAN ID Identifier (12 Bit)

24 IEEE 802.3z Gigabit Ethernet funkcionális elemek Media Access Control (MAC) full duplex és/vagy félduplex Gigabit Media Independent Interface (GMII), opcionális 8B / 10 B kódolás/dekódolás 1000Base-T kóder/dekóder 1000Base-LX LWL üvegszál 1000Base-SX SWL üvegszál 1000Base-CX árnyékolt szimm. réz érpár 1000Base-T UTP Cat 5 SMF - 5 km 50µ MMF m 62,5µ MMF m 50µ MMF m 62,5µ MMF m 802.3z fizikai réteg 25 m 100 m 802.3ab fizikai réteg

25 IEEE 802.3z Gigabit Ethernet távolságok 1000Base-LX 1300nm 50µ MMF 62.5µ MMF 9µ MMF 1000Base-SX 850nm 62.5µ MMF 50µ MMF 1000Base-T réz (UTP) 1000Base-CX réz (twinax) 25m gépterem 100m 275m >500m 5km épületi gerinc Campus gerinc

26 IEEE 802.3z Gigabit Ethernet Frame Transmission Half-Duplex mode: Basically like classical Ethernet (Carrier sense, collision detection) But: the data frame is much shorter now! Two possible solutions: Increase the minimum frame length or Add non-data carrier-extension bits after the frame transmission 7 1 The latter does not violate the standard, so it was chosen /4 variable 4 PA SFD DA SA LEN LLC Data PAD FCS Extension minframesize slottime Late collision threshold (slot time) Carrier duration PA preamble LLC logical link control DA destination address PAD padding SA source address FCS frame check sequence (CRC-32) SFD start frame delimiter LEN length

27 IEEE 802.3z Gigabit Ethernet Frame Transmission

Hasonló dokumentumok

Hálózati architektúrák és rendszerek. 4G vagy B3G : újgenerációs mobil kommunikáció a 3G után

Hálózati architektúrák és rendszerek 4G vagy B3G : újgenerációs mobil kommunikáció a 3G után A tárgy felépítése (1) Lokális hálózatok. Az IEEE architektúra. Ethernet Csomagkapcsolt hálózatok IP-komm. Az