Hálózatok II. A hálózati réteg funkciói, szervezése

Átírás

1 Hálózatok II. A hálózati réteg funkciói, szervezése 2007/2008. tanév, I. félév r. Kovács Szilveszter -mail: szkovacs@iit.uni-miskolc.hu Miskolci gyetem Informatikai Intézet 106. sz. szoba Tel: (46) / mellék r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 1.

2 A hálózati réteg funkciói A hálózati réteg Feladata a csomagok forráscsomóponttól célcsomópontig való eljuttatása felette, alatta vég-vég (end-to-end) alapú, itt az egész hálózat látszik címzések, funkciók, hálózatszervezés (ÖK alapú, ÖK mentesség) Forgalomirányítás Torlódásvezérlés Hálózatközi együttműködés r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 2.

3 A hálózati réteg feladata somagok forráscsomóponttól célcsomópontig való eljuttatása Az adatkapcsolati réteg: csak egyetlen vonal (single link) két vége közötti keretmozgatást végzi, pl. hibajavítás, sorrendezés, forgalomszabályozás A szállítási réteg: valódi vég-vég (end-to-end) alapú (valódi forrás-cél kapcsolat) a hálózat topológiáját a csomagok célba juttatásának módját nem ismeri. A hálózati réteg két végpont közötti (end-to-end) átvitellel mikéntjével foglakozik Szállítási réteg (ismernie kell a hálózatot, topológia stb.) Hálózati réteg Adatkapcs. réteg Fizikai réteg r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 3.

4 A hálózati réteg feladata Általánosan: jól meghatározott szolgáltatások a szállítási réteg felé, azaz a szállítási funkcionális elemtől SAP-on át (etwork Services Access Point) kapott és megcímzett (hálózati célcím, forráscím) adategységet (csomagot) a cím szerinti SAP-hoz (a funkcionális társelemhez) (és sehová máshová) eljuttatni. SAP Szállítási réteg Hálózati réteg Adatkapcs. réteg szegmensek csomagok keretek Transport Layer etwork Layer ata Link Layer SAP Fizikai réteg bitek Physical Layer SAP (etwork Service Access Point) cím: hálózati szolgálatot azonosít r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 4.

5 A hálózati réteg funkciói Forgalomirányítás F a csomag célba juttatása. ismerni kell a topológiát terhelésmegosztás (alternatív utak) Torlódásvezérlés e legyenek a hálózat egyes részei túlterheltek Hasonló a forgalomszabályozáshoz, de ez nem csak két pont (adó-vevő) közötti, hanem a hálózat egészére vonatkozik. Hálózatközi együttműködés z az első réteg, ahol különböző hálózatok összekapcsolhatók (heterogén hálózatok kialakítása) r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 5.

6 Hálózatközi együttműködés A hálózat B hálózat Szállítási Hálózati Adatkapcs. (VA) (MA) Szegmensek (LA+HA) Hálózati(VA) Adatkapcs. Adatkapcs. (VA) (MA) Szállítási Hálózati Adatkapcs. Fizikai Fizikai Fizikai Fizikai A hálózati csomópontok funkciói (forgalomirányítás, torlódásvezérlés) csak a hálózati rétegig terjednek Különböző adatkapcsolati rétegek (heterogén hálózat) lehetnek alattuk ímek: LA: Hálózat cím (Logical etwork Address), HA: Hoszt cím (Host Address) VA: virtuális áramkörön cím (ha van) MA: Media Access ontrol (üzenetszórásos közeg esetén) r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 6.

7 A szállítási rétegnek nyújtott szolgálatok Lehetnek: Összeköttetés alapú (virtuális áramkör) Összeköttetés-mentes (datagram) zen szolgálattípusok több szinten is jelentkeznek, esetleg szintenként más-más lehet Viszony réteg Szállítási réteg Hálózati réteg Adatkapcs. réteg Fizikai réteg ÖK alapú szolgálat ÖK mentes szolgálat Pl: ÖK alapú adatkapcsolati szolgálaton lehet ÖK mentes hálózati szolgálat (pl: kapcsolt vonalon ÖK mentes hálózat) és fordítva r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 7.

8 Szolgálattípusok Összeköttetés alapú szolgálat (Virtuális áramkör, ircuit Switching) Összeköttetés-mentes szolgálat Üzenetkapcsolásos (Message Switching) F F V M2 M1 somagkapcsolásos (Packet Switching) atagram Packet Switching Virtuális vonalkapcsolás Virtual ircuit Packet Switching r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 8. F F P1 V#1:P1, P2 P2 V#2:P3, P4

9 A hálózati réteg belső szervezése ét különböző alhálózat-szervezési filozófia: Összeköttetéseken virtuális áramkörökön alapuló Összeköttetés mentes datagram A virtuális áramkör szervezés kedvező, ha: lsődlegesen összeköttetés alapú szolgálatot biztosít e legyen minden egyes csomagra forgalomirányítás (datagram alhálózatban nincs előre meghatározott útvonal még akkor sem, ha a szolgálat ÖK alapú) r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 9.

10 A virtuális áramkörön alapuló alhálózat-szervezés A hívásfelépítés során a forrás és célállomás között virtuális áramkör (Virtual ircuit) alakul ki. A forgalomirányítás a hívásfelépítéskor történik! A kommunikáció során a csomagok ugyanazon az úton, a nyitott virtuális áramkörön (V) haladnak (mindkét irányban). A kommunikáció befejeztével a virtuális áramkört fel kell szabadítani Az egyes csatornákon több virtuális áramkör is lehet (számuk maximált). r. Kovács Szilveszter V alapú et.ii. I. / 10.

11 A virtuális áramkörön alapuló alhálózat-szervezés ímzés: sak a hívásfelépítés során van szükség a teljes forrás, célcímre zt követően már elegendő a virtuális áramkör jelzése Minden csomagban mező a virtuális áramkör jelzésére (Az egyes csatornákon több virtuális áramkör is lehet (számuk maximált)). r. Kovács Szilveszter V alapú et.ii. I. / 11.

12 A virtuális áramkörön alapuló alhálózat-szervezés Hívásfelépítéskor: A csomópont kiválasztja a megfelelő irányú csatornát (útvonalat) és azon virtuális áramkört foglal le (pl. a legkisebb szabad sorszámút) Ha nincs szabad áramkör, másik útvonalat választ. Ha ez sincs, a hívásfelépítés sikertelen. z ismétlődik az útvonalat érintő valamennyi csomópontra Minden csomópontban táblázat a nyitott virtuális áramkörökről: melyik vonal melyik áramköre melyik vonal melyik áramköréhez kapcsolódik r. Kovács Szilveszter V alapú et.ii. I. / 12.

13 Példa virtuális áramkörön alapuló alhálózat-szervezésre A B V#0 A B V#0 Van 5 csomópont: A, B,,, Az egyes csomópontokban csatornák jele a szomszéd neve. Induláskor már létezzen B-- között egy virtuális áramkör. gy csatornán maximum 2 V alakítható ki. Feladat: A és között két V létrehozása r. Kovács Szilveszter V alapú et.ii. I. / 13.

14 Az első V A-ból -be A B V#0 V#0 A B V#1 V#0 A táblák a csomópontokban A B 0 B A0-1 1 V alapú hívásfelépítés: első r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 14.

15 A másik V A-ból -be A B V#0 V#1 V#0 A B V#0 V#1 V#0 V#0 A táblák a csomópontokban A B 0 B A A V alapú hívásfelépítés: második r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 15.

16 A B A kommunikáció szempontjából V#0 V#1 V#0 A B B0-0 A0-1 A1-0 V#0 V#1 V#0 V#0 Ha az A-tól V#0 csomagot kap: a virtuális áramkör azonosítót V#1-re módosítja és továbbadja felé (a táblázata 2. sora szerint) Ha az A-tól #1 jelzésű csomagot kap: a csatorna azonosítót V#0-ra módosítja és továbbadja felé Ha a B-től #0-val kap csomagot: V#0-val továbbítja -nek A csatorna lebontása: a táblabejegyzések törlése V alapú kommunikáció r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 16.

17 V alapú kommunikáció Lehetne más technika? Pl: incsenek táblák a csomópontokon (de a csatornacímek ismertek!) Hívásfelépítéskor a forrás összegyűjti az útvonal csatornacímeit, és ezt elhelyezi minden csomag címében pl V#0 A-tól -ig: A-- V#1 A-tól -ig: A--- A router így minden beérkező csomagnál a címből közvetlenül tudja, hogy azt melyik csatornáján kell továbbítani (ez a forrás általi forgalomirányítás - source routing) r. Kovács Szilveszter V alapú et.ii. I. / 17.

18 atagram alapú alhálózat szervezés Minden csomag teljes cél, forráscímet tartalmaz ím = állomás cím + SAP cím (az állomás cím lehet hálózat + hoszt cím) Az egyes csomagok egymástól függetlenül haladnak, minden csomagra külön-külön van forgalomirányítás (mehetnek más-más úton is) r. Kovács Szilveszter atagram alapú et.ii. I. / 18.

19 A virtuális áramkör és a datagram alapú alhálózat-szervezés összehasonlítása Áramkör létesítés Virt. áramkör Szükséges atagram em lehetséges (független) ímzés Minden csomag csak rövid V címet tartalmaz Minden csomag teljes címet tartalmaz (ovehead) Állapotinformáció Forgalomirányítás Torlódásvezérlés Minden nyitott V táblabejegyzést igényel valamennyi érintett csomópontban sak áramkörfelépítéskor Könnyű: ismert számú Vre lehet előre puffereket foglalni A csomóponton átmenő valamennyi V Az alhálózat állapotmentes Minden csomag esetén újból ehéz somóponti hibák incs, legfeljebb egyes hatása megszakad csomagokra Összetettség A hálózati rétegben A szállítási rétegben Tipikusan alkalmas ÖK alapú szolgálatra ÖK mentes szogálatra e alkalmasak mindketten ÖK alapú és ÖK mentes szolgálat nyújtására is. r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 19.

20 A hálózati réteg funkciói Forgalomirányítás a csomag célba juttatása. ismerni kell a topológiát terhelésmegosztás (alternatív utak) Torlódásvezérlés e legyenek a hálózat egyes részei túlterheltek Hasonló a forgalomszabályozáshoz, de ez nem csak két pont (adó-vevő) közötti, hanem a hálózat egészére vonatkozik. Hálózatközi együttműködés z az első réteg, ahol különböző hálózatok összekapcsolhatók (heterogén hálózatok kialakítása) r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 20.

21 A hálózati réteg funkciói Forgalomirányítás a csomag célba juttatása. ismerni kell a topológiát terhelésmegosztás (alternatív utak) Torlódásvezérlés e legyenek a hálózat egyes részei túlterheltek Hasonló a forgalomszabályozáshoz, de ez nem csak két pont (adó-vevő) közötti, hanem a hálózat egészére vonatkozik. Hálózatközi együttműködés z az első réteg, ahol különböző hálózatok összekapcsolhatók (heterogén hálózatok kialakítása) r. Kovács Szilveszter et.ii. I. / 21.