1 / 32

Hálózati technológiák és alkalmazások

Hálózati technológiák és alkalmazások. Vida Rolland 2008.03.31. BPL. Broadband Power Line Szélessáv az elektromos vezetéken Nem csak a telefontársaságoknak van nagyméretű kiépített hálózatuk, hanem az áramszolgáltatóknak is (pl. ELMŰ)

mariko
Download Presentation

Hálózati technológiák és alkalmazások

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Hálózati technológiák és alkalmazások Vida Rolland 2008.03.31

  2. BPL • Broadband Power Line • Szélessáv az elektromos vezetéken • Nem csak a telefontársaságoknak van nagyméretű kiépített hálózatuk, hanem az áramszolgáltatóknak is (pl. ELMŰ) • Sokkal több helyen van áram mint ahány helyen optikai kábelek • Jó lenne ezt kihasználni • Elektromos hálózat elemei: • Az erőműből kijövő áramot magasfeszültségen küldik tovább • 155.000 – 765.000 Volt • Nagy távolságokon (több száz km) • Helyi transzformátorállomások • Átlakítják középfeszültségű árammá • 4.000 – 30.000 Volt (általában 7200 Volt) • A ház melletti villanyoszlopon alacsony feszültségű átalakító • 220 – 240 Volt (Európa), 110 – 120 Volt (USA) 2008.03.31

  3. Elektromos hálózat 2008.03.31

  4. PLC - Power Line Carrier • A BPL nem teljesen új dolog • Évtizedek óta szállítanak adatokat az elektromos hálózaton • Telemetria, távoli eszközök felügyelete, vezérlése • Hagyományos telefonszolgáltatás (POTS) távoli, elszigetelt felhasználóknak • van áramvezeték, de a telefonvezeték túl drága lenne • A BPL nem csak hang és kis sebességű adatátvitelre jó, hanem nagy sebességekre is • Hátrány: • Nagyon érzékeny az interferenciákra • EMI (elektromágneses interferencia), RFI (rádió frekvenciás interferencia) • Nem csak a BPL-t zavarják ezek a zajok, a BPL is zavarhat más szolgáltatásokat • CB rádió, légi közlekedés vezérlése, stb. • A telefon és koax kábelekkel ellentétben az elektromos vezetékek nincsenek leárnyékolva 2008.03.31

  5. Adatátvitel elektromos hálózaton • A magasfeszültségű vezetékek nem alkalmasak • Túl nagy „zaj” • Az áram előreláthatatlanul ugrál a teljes frekvenciatartományban • Megoldás: teljesen elkerülni ezeket • Hagyományos optikai hálózaton vinni egy darabig • Középfeszültségú hálózatra átvezetni • Optikai/elektromos (O/E) átalakító • Csak kis távolságokon képes átvinni a jelet • Erősítőkre (repeater) van szükség 300 méterenként • Frequency Division Multiplexing (FDM) • Frekvenciaosztásos elválasztása az áramnak és a BPL-nek • BPL 2 MHz és 80 MHz között 2008.03.31

  6. BPL hálózat 2008.03.31

  7. Adatátvitel elektromos hálózaton • Coupler • Megkerüli a transzformátort, átteszi az adatokat 7200 Volt-ról 220-ra • Multi- és demultiplexelés, routing, titkosítás • CSMA/CD az upstream adatok küldésére • Az Ethernet által használt megoldás • Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection • Aki küldeni akar, belehallgat a csatornába (Carrier Sense) • Ha senki nem beszél, elkezd ő csomagokat küldeni • Lehet, hogy ketten is egyszerre kezdenek beszelni • Mindketten üres csatornát érzékeltek • Mindketten érzékelik az ütközést (Collision Detection) • Elhallgatnak és véletlen hosszú idő után újra próbálkoznak • Az alacsony feszültségű vezeték szintén „zajos” lehet • Elektromos eszközök ki-be kapcsolása adatvesztéshez vezethet • Last mile megoldásként WiFi-t vagy DSL-t is szoktak használni • Powerline modem 2008.03.31

  8. Powerline modem Jó vicc... • De nincs messze a valóságtól... • A legújabb BPL modemek jól szűrik a zajt • Speciális modulációs technikák • A DSL és kábel modemekhez hasonló sebesség • Vezetéknélküli változatban is 2008.03.31

  9. BPL előnyök és hátrányok • Létező infrastruktúrára épít • Jóval nagyobb hálózat mint a telefon vagy a kábelhálózat • Távoli, eldugott helyeken is elérhető • A műholdas kommunikációval ellentétben lehetőség van szimetrikus adatátvitelre • Európában 2-300 lakás egy transzformátor mögött • Az USA-ban 8-10 • Kevés előfizető, nehéz bevezetni a szolgáltatást • Kevés előfizető, nagyobb sávszélesség mindenkinek • Mai BPL hálózatokban 45 Mbps • Felhasználónként 3 Mbps • Nem rossz az ADSL-hez és kábelhez képest • Hosszú távon nem képes Triple Play szolgáltatás biztosítására • Új BPL változatokban 22 Mbps felhasználónként 2008.03.31

  10. BPL előnyök és hátrányok • Hátrányok • Áramszünet esetén nem működik • Nem lehet teljes értékű VoIP over BPL szolgáltatást bevezetni • Nincsenek biztosítva a vészhívások (rendőrség, mentők) • Hagyományos telefonhálózatot kell működtetni párhuzamosan • Sok repeater-re van szükség • Nem olyan drága eszközök • Interferenciákra érzékeny • Japánban és Európában sok helyen betiltották • Az USA-ban több BPL hálózat is működik • Újabb technológia • 5.000 lakásban Cincinatti-ban • Budapesten a 23VNet szolgáltatása a Riverside apartmanházban (2003) • Az ADSL-hez hasonlo sebesség és árak 2008.03.31

  11. ALOHANET • Hawaii – 70-es évek elején nem volt telefonhálózat • A távoli szigeteken lévő felhasználókat a Honoluluban lévő központi számítógépekhez kellett csatolni • Megoldás: ALOHANET – kis hatósugarú rádiózás • Norman Abramson, Hawaii Egyetem • Minden felhasználó terminálon kis rádió • Két frekvencián üzemelt • Egy a lefele, egy a felfele menő adatoknak • Lefele csak a központ küldött, nem volt gond • Felfele versenyhelyzet, többen használták ugyanazt a csatornát • Ha sikerült elküldeni valamit, a központ visszaküldte a csomagot a másik csatornán • Ha nem jött vissza, a csomag valószínüleg elveszett • Újra próbálkozott • Alacsony terhelés mellett egész jó, nagy upstream terhelés mellett szinte használhatatlan 2008.03.31

  12. Az Ethernet fejlődése Aloha Az ős. SlottedAloha Újítás:csak adott időpontokban küldhet (slots) CSMA = Carrier Sense Multiple Access Újítás:Először ellenőrzi, hogy van-e adás, és csak akkor küld ha nincs CSMA CD = Collision Detection Újítás:Leállítja a küldést ha ütközést észlel (ilyen az Ethernet) CSMA/CD 2008.03.31

  13. Aloha vs. Slotted Aloha 2008.03.31

  14. Ethernet történet • Bob Metcalfe (MIT, Harvard) együtt nyaral Abramsonnal Hawaii-on • Az első LAN – Metcalfe és Boggs, 1976 • DEC, Intel, Xerox • DIX szabvány (1978) • 10 Mb/s • IEEE 802.3 szabvány (1983) • Más LAN szabványok • IEEE 802.4 – Token Bus (General Motors) • Egyenes kábel mint az Ethernet-ben • Körbejárt egy token, az adhatott akinél a token volt • IEEE 802.5 – Token Ring (IBM) • Gigabites változat (802.5v) • Senki nem használja őket, nyert az Ethernet • 3Com • Metcalfe saját cége, Ethernet kártyák PC-khez • J.H. Saltzer (MIT) – „A token hatékonyabb mint az Ethernet” • A PC gyártók nem építették be alapfelszerelésként • Jó üzlet lett az Ethernet kártyák árusítása 2008.03.31

  15. A kezdeti Ethernet • Koaxialás kábel, max 2,5 km hosszú • 500 méterenként egy ismétlő (repeater) • Max. 256 gép a kábelen • 2,94 Mb/s sebesség • A kábel végén egy lezáró elem • Elnyel minden jelet a buszról • Komunikáció az osztott közegen • Mint egy beszelgetés vacsora közben • Az Ethernet kábelen adás előtt a gépek belehallgatnak a csatornába • Ha foglalt, megvárja az adás végét • Ha mégis ütközés, akkor ezt detektálják • 48 bites zajlöketet küld, hogy más is értesüljön az üzközésről • Véletlen hosszúságú idő után újra próbálkoznak • Több ütközés után exponenciálisan nő a max. várakozási idő • Az Alohanet-en ez nem volt megoldható • Két felhasználó két külön szigeten nem biztos, hogy hallotta egymást 2008.03.31

  16. Thick Ethernet • 10Base5 – vastag Ethernet • Sárga kerti öntözőtömlő • Csatlakozás vámpír csatlakozókon • Egy tüske a koax kábel belső vezetékébe • 10 Mb/s • 500 méter hosszú szegmensek • Max. 100 állomás egy szegmensen 2008.03.31

  17. Thin Ethernet • 10Base2 – vékony Ethernet • Sokkal könnyebben hajlítható • Olcsóbb és egyszerűbben telepíthető • Csatlakozás T elosztókkal és BNC csatlakozókkal • Max. 185 méter hosszú szegmens • Max. 30 állomás egy szegmensen 2008.03.31

  18. 10Base-T • Minden állomástól egy sodrott érpár megy az elosztóhoz (hub) • Könnyebb kiszűrni a kábelhibákat • Könnyű egy állomást be vagy kicsatolni • Elvileg 100 m hosszú szegmensek • Jó kábeleken 150 m is lehet 2008.03.31

  19. 10Base-F • Fényvezető szálat (fiber) használ a csavart érpár helyett • Drága megoldás a csatlakozók magas ára miatt • Kiváló a zajszűrése • Nehéz lehallgatni • Ezt használják épületek vagy távoli elosztók összekötésére • Max. szegmens 2 km 2008.03.31

  20. Fast Ethernet • Teltek az évek, nőtt a sévszélesség igény • 10 Mb/s-os Ethernet már kevés • Gyűrű alapú optikai LAN-ok • FDDI (Fiber Distributed Data Interface) • Fibre Channel • A gerinchálózatban használták is mindkettőt • A hozzáférési hálózatban nem • Túl drágák, túl komplikáltak • Új Ethernet szabvány – IEEE 802.3u (1995) • A meglévő szabvány kiegészítése 2008.03.31

  21. Fast Ethernet • 100Base-T4 • 4 sodrott érpár (3-as ketegóriájú UTP kábel) • Egy le, egy fel, a masik kettő szükség szerint átkapcsolható (le vagy fel) • Max. 100 méteres szegmensek • 100Base-TX • 2 sodrott érpár (5-ös kategoriájú UTP kábel) • Egy le, egy fel, 100 Mb/s duplex sebesség • 100Base-FX • Mindkét irányban egy többmódusú fényvezető szál • 100 Mb/s duplex sebesség • Max. 2 km az elosztó és az állomások között • Gyakorlatilag minden kapcsoló képes 10 Mb/s-os és 100 Mb/s-os állomásokat is kezelni (optikai szálak esetén nem) 2008.03.31

  22. Gigabit Ethernet • IEEE 802.3z (1998), 802.3ab (1999) • Minden elrendezésben pont-pont felépítésű • Ellentétben a klasszikus 10 Mb/s-os Ethernettel • Két működési mód: • Duplex – mindkét irányba megy forgalom egyidőben • Egy központi kapcsolót (switch) kötnek össze a periférián lévő gépekkel • Minden vonalat pufferelnek • Bárki bármikor küldhet adatokat • Nem kell a csatornát figyelni, a versengés kizárt • Nincs szükség CSMA/CD-re, viszont akkor már nem Ethernet • Fél-duplex • A gépeket egy egyszerű elosztóhoz csatlakoztatják • Nincs pufferelés, lehetnek ütközések 2008.03.31

  23. Gigabit Ethernet • Kábelezési változatok • 1000Base-SX • Többmódusú fényvezető szál • Max. 550 m hosszú szegmensek • 1000Base-LX • Egy vagy többmódusú szál • Max. 5000 m hosszú szegmensek • 1000Base-CX • 2 pár árnyékolt csavart érpár (STP) • Max. 25 m hosszú szegmensek • 1000Base-T • 4 pár 5-ös kateg. UTP kábel • Max. 100 m hosszú szegmensek • IEEE 802.3ae – 10 Gb/s Ethernet (2002) • Csak full duplex módban • Csak optikai kábelen • 100 Gb/s Ethernet • Lucent Technologies Bell Labs kísérleti eredmények • 2010 előtt nem várható a szabványosítás 2008.03.31

  24. Ethernet Frame • A data mező legfeljebb 1500 byte • Minimális data hossz 46 byte • Ha túl rövid a keret, nem lehet CD-t használni • Hamar befejeződik a keret elküldése, lehet hogy az első bit még el sem érkezett a kábel végére • Ha esetleg ott lenne ütközés, arról nem értesül • A rövid csomagokat fel kell tölteni „haszontalan adatokkal” (Pad) 2008.03.31

  25. Carrier Extension • Ha nő a hálózat sebessége... • növelni kell a minimális keretméretet, vagy... • csökkenteni kell a megengedett maximális kábelhosszt • Ha 2500 méter a kábel és 1 Gb/s a sebesség, akkor a minimális keretméret 6400 byte kell legyen • Ha a minimális keret 640 byte, akkor a kábel csak 250 méter lehet • Egyre kényelmetlenebb megkötések egy gigabites hálózatnál • A minimális keretméretet megemelték 512 byte-ra • Carrier Extension • A küldő hardver a CRC mező után illeszt egy kitöltő bitsorozatot • A vevő hardver levágja azt, a CRC-be nem számít bele • Nagyon pocsékolja a kapacitást • Frame Bursting • Egyetlen adás során több, egymás után fűzött keretet visz át • Jelentősen növeli a hatékonyságot • Hülyeség Gigabit Ethernetet telepíteni, aztán egyszerű elosztókkal felszerelni • Fel-duplex módban szükség van CSMA/CD-re • Full-duplex módban nem kellene • A „backward compatibility” miatt használják 2008.03.31

  26. Hub • Fizikai szintű ismétlő eszköz • Bit szinten ismétli a csomagot • A bejövő csomagokat azonnal minden interfészén kiküldi • Mindenki megkap minden csomagot • Több egyidejű küldő: ütközés • A „collision domain” (ütközési tartomány) megmarad • A Hub-okat általában hierarchikusan, fa topológiába kapcsolják 2008.03.31

  27. Hub – előnyök, hátrányok • Minden állomás ütközhet a hubra kapcsolt bármely más állomással • Ez rontja a hálózat teljesítményét • Csökkenti a skálázhatóságot • Mindenki látja a többiek forgalmát • Különböző médiák nem kapcsolhatók össze • Pl. ha van 10Mbps állomás a rendszerben, a teljes sebesség visszaesik 10-re 2008.03.31

  28. Hub • Nem érdemes kizárólag hub-okból nagy tartományokat építeni • Növeli az állomások közötti max. távolságot • Egy nagy ütközési tartomány Ütközési tartomány hub hub hub hub 2008.03.31

  29. Switch (bridge) • Link Layer eszköz • megvizsgálja a MAC fejlécet és szelektíven továbbít • switch table: (MAC, interfész, timer) • A kapott csomagokból építi fel • Ha nem ismer egy címet, minden interfészre továbbárasztja a csomagot • elválasztja az ütközési zónákat • puffereli a csomagokat • csak a megfelelő szegmensre továbbít 2008.03.31

  30. switch hub hub hub Switch • Előnyök: • jobban skálázható • hatékonyabb, biztonságosabb • a pufferelés lehetővé teszi különböző médiák/sebességek összekapcsolását ütközési tartomány ütközési tartomány ütközési tartomány 2008.03.31

  31. Intézményi hálózat mail server Külső hálózat web server router switch IP subnet hub hub hub 2008.03.31

  32. Switch (bridge) vs. router • Intelligens tároló és továbbító (store-and-forward) eszközök • Router • hálózati (L3) rétegben, IP cím alapján • útválasztó (routing) táblákat tárol, routing protokollokat használ • Switch • adatkapcsolati (L2) rétegben, MAC cím alapján • kapcsoló (switching) táblákat tárol, szűrő és címtanuló algoritmusokat használ 2008.03.31

More Related