Forgalomirányítók és kapcsolók

1. Forgalomirányítók és kapcsolók Óravázlat Készítette: Toldi Miklós

2. Gép és hálózat közti réteg A Gép és hálózat közti réteg igazából nem a TCP/IP protokoll része, csak annyi kikötés van deklarálva, hogy képes legyen IP csomagokat továbbítani. Mostanában több szerző ezt a réteget további kettő rétegre bontja fel: • Adatkapcsolati réteg • Fizikai réteg

3. Az adatkapcsolati réteg - I Az adatkapcsolati réteg (Data-Link Layer) lehetővé teszik az adatok átvitelét két hálózati elem között. Az adatkapcsolati réteg az átvitelt sorrendi formában valósítja meg, vagyis az elsőként küldött bit elsőként is érkezik meg, a küldés sorrendjében.

4. Az adatkapcsolati réteg - II Az adatkapcsolati rétegnek kezelnie kell azt az alábbi problémákat: • az átvitt adatok megsérülhetnek • a fogadó fél lassabban tudja fogadni az adatokat, mint ahogy azt a feladó küldi

5. Az adatkapcsolati réteg - III Az adatkapcsolati réteg háromféle módon tud adatot átvinni: • nyugtázatlan, összeköttetés nélküli módon • nyugtázott, összeköttetés nélküli módon • nyugtázott, összeköttetés alapú módon

6. Az adatkapcsolati réteg - IV A nyugtázatlan, összeköttetés nélküli módon történő átvitelnél a küldő csak elküldi az adatokat, nem foglalkozik azzal, hogy hogyan érkeznek meg az adatok. Az ilyen fajta átvitel csak gyors és hibamentes kapcsolat esetén érdemes használni, és/vagy akkor, ha nem számít, hogy egy – egy adat nem érkezik meg.

7. Az adatkapcsolati réteg - V A nyugtázott, összeköttetés nélküli módon történő kapcsolatnál már adat nem veszhet el, de előfordulhat, hogy nem érkezik meg, így ismét el kell küldeni. Az ilyen kapcsolat ugyan lassabb, mint az előző, de biztosabb is.

8. Az adatkapcsolati réteg - VI A nyugtázott, összeköttetés alapú kapcsolat akkor kell, ha a küldő és fogadó között minden csomagnak biztosan meg kell érkeznie, ismétlés és sorrendtévesztés nélkül.

9. Az adatkapcsolati réteg - VII Az adatkapcsolati réteg a továbbítandó adatokat keretekre (framekre) osztja. Minden keret tartalmazza, hogy adat vagy vezérlőkeret, mi a sorszáma, és ha kell, hogyan lehet nyugtázni.

10. Az adatkapcsolati réteg - VIII A nyugtázást igénylő protokollok miatt jöjjön két technika a nyugtázás mikéntjéről. A ráültetéses (piggyback) technika: ekkor minden adatkeretet egy nyugta követ, de a nyugtát a vevő megpróbálja nem külön küldeni, hanem egy általa küldendő kerethez csatolni.

11. Az adatkapcsolati réteg - IX Csúszóablakos (sliding window) technika: ekkor több (0 és egy határérték közi számú) keret kerül egyszerre elküldésre, vagyis anélkül, hogy megvárnánk az első nyugtázását. A kiküldött keretek egy küldési ablak listában lesznek nyilvántartva. Ha egy keret nyugtázásra kerül, akkor az kikerül az ablakból, és amint van erre mód, újabb keretek lesznek küldve, vagyis az ablak arrébb „csúszik”.

12. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - I Az eddig tárgyalt rétegekbe az alábbi kapcsolóeszközök találhatóak Fizikai réteg: • repeater (ismétlő) • hub Adatkapcsolati réteg: • switch (kapcsoló) • bridge (híd)

13. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - II Fontos, hogy a fizikai rétegben elhelyezkedő eszközök nem képesek módosítani az átvitt adatokat, így azok mindig módosulás nélkül haladnak keresztül ! Módosításra csak a felsőbb rétegekhez rendelhető eszközök képesek.

14. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - III Az repeater nem csinál mást, mint a rajta áthaladó jelet regenerálja (felerősíti), és kiszűri a hálózatból érkező felesleges jeleket, a „zajokat”. Nagyobb méretű hálózatok összekötéséhez használható.

15. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - IV A hub az egyes hálózati pontok összekötésére szolgál. A hub egy olyan eszköz, amely az egyik portjára érkező jelet az összes többi portjára továbbítja. Fajtái: • passzív hub: csak továbbítja a jeleket • aktív hub: továbbítja a jeleket, de előtte a beépített repeaterje segítségével fel is erősíti azt

16. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - V A switch egy aktív számítógépes hálózati eszköz, amely rá csatlakoztatott eszközök között adatáramlást valósít meg. Többnyire (de nem mindig !) az adatkapcsolati réteghez rendelve működik. A switch portjai közt nem fordulhat elő keretütközés, így az egyes portok saját sávszélességgel gazdálkodnak.

17. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - VI Egy switch képes full-duplex működésre is, míg egy hub csak half-duplex kapcsolatokat tud kezelni. Különbség még, hogy a switchek egy ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) nevű hardver elem segítségével jelentős sebességeket érhetnek el. Ez az eszköz ugyanis lehetővé teszi az egyes portok közti kapcsolatot, jókora sebességgel.

18. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - VII A switchek működésük szerint kettő csoportba sorolhatók: • Store & forward: ilyen működésnél a switch a kapott kereteket letárolja, ellenőrzi az épségét, majd továbbítja. • Cut through: a switch rögtön továbbítja a keretet, ellenőrzés nélkül. A modern switchek az optimális sebesség elérése miatt adaptív (alkalmazkodó) működésűek, a hibás keretek száma alapján váltogatják a működési módokat.

19. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - VIII A switchek szolgáltatásai: • MAC címek meghatározása • MAC címek és portok összerendelése • adatok ütközésének elkerülése, adatok ideiglenes tárolása • VLAN(ok) kezelése • Hálózati hurkok detektálása és elkerülése • A végpontokra kötött eszközök MAC cím szerinti azonosítása • A végpontok prioritásának meghatározása • A végpontokhoz tartozó sávszélesség korlátozása • A végpontok használatának időbeli korlátozása

20. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - IX A brigde különböző LAN szegmensek összekötésére szolgál. Az egyes szegmensek lehetnek azonos típusúak, de előfordulhat, hogy különböző típusúak (pl. Ethernet és Token Ring).

21. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - X A hidaknak két különböző fajtája létezik: • transzparens/feszítőfás hidak • forrás által irányított hidak

22. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - XI A transzparens hidak a hálózat tagjai számára láthatatlanok, a hálózat tagjai egymást úgy látják, mintha mind egy hálózatban volnának. Az ilyen hidak minden beállítás nélkül működnek. Ehhez az alábbi kettő dologra van szükség: Elsőként minden híd igyekszik megtudni, hogy egy – egy keret címzettje melyik LAN szegmensben van. Ehhez a hátrafelé tanulás algoritmusát választják.

23. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - XII Másodszor a transzparens hidak a működésükhöz megállapodnak abban, hogy egy adott hálózati szegmenshez csak egyetlen hídon vezessen kapcsolat. Ehhez a feszítőfa (spanning tree) elvet alkalmazzák. Ennek az eljárásnak a következménye, hogy időnként nem kerül a teljes hálózati kapacitás kihasználásra.

24. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - XIII A forrás által irányított hidak egészen más elven működnek, itt nincs meg az a hiba, hogy a hálózati kapacitás nem kerül kihasználásra. Ezek a hidak ugyanis azt feltételezik, hogy mindegyik kliens tudja, hogy az általa küldött keret címzettje vele egy szegmensben van –e vagy sem. Ha nincs egy szegmensben, akkor a kliens viszont meg tudja mondani a hídnak, hogy merre kell küldeni a keretet.

25. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - XIV Ahhoz, hogy ezt a kliensek teljesíteni tudják, szükségük van egy felkutató keret (discovery frame) alkalmazására. Ezzel lehet megkeresni egy ismeretlen szegmensben lévő címzettet, mert az ilyen jellegű keretbe minden kliens, ill. minden híd adata belekerül, amin a broadcasting szórással terjesztett keret áthalad. A cél kliens pedig ha kap egy ilyen keretet, akkor visszaküldi a feladónak. Így az egyes kliensek rendelkezni fognak a küldéshez szükséges adatokkal. Így lehet meglehetősen bonyolult, többhidas hálózatot építeni.

26. Kapcsolók a fizikai és az adatkapcsolati rétegben - XV Ezzel pedig elérkeztünk az ilyen típusú hidak hibájához, a keret robbanáshoz (frame boom). Ha kellően sok híd és LAN szegmens van összekapcsolva, akkor a felkutató keretek száma exponenciálisan növekvő számban jelennek meg az egyes szegmensekben. Ez pedig jelentősen lelassítja a hálózat működését.