Komunikacijske tehnologije

1. Komunikacijske tehnologije Komutacija paketa Packet Switching

2. Principi • Komutacija linija predviđena za glas • Resursi se dodjeljuju određenom pozivu • Većinu vremena konekcija je prazna • Brzina je fiksna • Oba kraja moraju raditi na istoj brzini

3. Osnovne operacije • Podaci se prenose u malim paketima • Obično oko 1000 okteta • Veće poruke se dijele u manje pakete • Svaki paket sadrži korisničke informacije uz kontrolne informacije • Kontrolne informacije • Usmjeravanje (adresiranje) • Paketi se primaju, kratko spremaju (buffered) i šalju na slijedeći čvor • Spremi i proslijedi - Store and forward

4. Upotreba paketa

5. Prednosti • Efikasna upotreba linije • Jedna linija od čvora do čvora može biti dijeljena među više paketa kroz vrijeme • Paketi idu u repove (queue) i šalju se koliko je brzo moguće • Konverzija brzina • Svaka stanica se spaja čvor svojom brzinom • Čvorovi spremaju pakete ako trebaju izjednačiti brzinu • Paketi se primaju i kada je mreža puna • Isporuka može biti sporija • Mogu se koristiti prioriteti

6. Komutacijske tehnike • Stanice razbijaju duge poruke u pakete • Paketi se šalju jedan po jedan na mrežu • Pakete se koristi na dva načina • Datagram • Virtual circuit

7. Datagram • Svaki paket se obrađuje neovisno • Paketi mogu koristiti bilo koju praktičnu rutu • Paketi mogu doći izvan redoslijeda • Paketi mogu nestati • Na prijemniku je da posloži pakete u odgovarajući raspored, te da se nosi sa nedostajućim paketima

8. Virtualne linije - Virtual Circuit • Ruta se određuje i “uspostavlja” prije slanje paketa • Zahtjev sa uspostavom i potvrda uspostave uspostavljaju konekciju (handshake) • Svaki paket sadrži identifikator virtualne linije (virtual circuit identifier)umjesto odredišne adrese • Nije potrebno odabirati rutu za svaki paket • Jasan zahtjev za prekid virtualne linije • Nije dedicirani put

9. Virtualne linije ili Datagram • Virtualne linije • Mreža može pružiti redoslijed i kontrolu greški • Paketi se prosljeđuju brže • Nema potrebe za proračunom rute • Manje pouzdan • Gubitak čvora – gubitak svih linija • Datagram • Nema uspostave veze na početku • Bolje ako je manje paketa • Fleksibilniji • Usmjeravanjem se može izbjeći zagušeni dio mreže

10. Veličina paketa

11. Komutacija paketa i linija • Performanse • Kašnjenje propagacije - Propagation delay • Vrijeme slanja - Transmission time • Kašnjenje čvora - Node delay

12. Event Timing

13. Vanjske i unutarnje operacije • Komutacija paketa – datagrami ilivirtualne linije • Sučelje između stanice i mrežnog čvora • Orijentirano an vezu - Connection oriented • Stanica traži logičku konekciju (virtual circuit) • Sve pakete se identificira pripadnošću toj konekciji & redom označavaju • Mreža isporučuje pakete u slijedu • Vanjske virtual circuit service • np. X.25 • Bez konekcije - Connectionless • Paketi se obrađuju neovisno

14. Kombinacije (1) • Vanjska virtualna linija, interna virtualna linija • Dedicirana ruta kroz mrežu • Vanjska virtualna linija, interni datagram • Mreža obrađuje svaki paket neovisno • Različiti paketi za isti vanjsku virtualnu liniju mogu proći različitim internim rutama • Mreža sprema pakete na odredišnom čvoru radi slaganja u pravilni redoslijed

15. Kombinacije (2) • Vanjski datagram, unutarnji datagram • Paketi se obrađuju neovisno i od strane mreže i od strane korisnika • Vanjski datagram, unutarnja virtualna linija • Vanjski korisnik ne vidi konekciju • Vanjski korisnik šalje paket po paket • Mreža slaže virtualne konekcije

16. Vanjskavirtualnalinija idatagram

17. Unutarnjavirtualnalinija iDatagram

18. Usmjeravanje - Routing • Kompleksni, krucijalni dio kod mreža s komutacijom paketa • Koje se karakteristike traže? • Ispravnost • Jednostavnost • Robusnost • Stabilnost • Poštenost • Optimalnost • Efikasnost

19. Kriteriji po performansama • Upotrjebljavaju se za odabir rute • Minimalni hop • Najmanja cijena

20. Cijene ruta

21. Odluke - vrijeme i mjesto • Vrijeme • Paket ili virtualna linija • Mjesto • Distribuirano • Na svakom čvoru • Centralizirano • Izvor

22. Usmjeravanje • Odluke o usmjeravanju se obično donose na osnovi znanja o mreži (ne uvijek) • Distribuirano usmjeravanje • Čvorovi koriste lokalno znanje • Mogu skupljati znanje od susjednih čvorova • Mogu koristiti znanje od čvorova na potencijalnoj ruti • Centralno usmjeravanje • Skuplja informacije od svih čvorova • Kada se vrši osvježavanje? • Kada se obnavljaju informacije o mreži u čvorovima • Fiksno – nema obnavljanja • Promjenjivo – redovita obnavljanja

23. Strategije usmjeravanja • Fiksno (ili statičko) • Poplavljivanje - Flooding • Slučajno - Random • Prilagodljivo - Adaptive

24. Fiksno usmjeravanje • Jedna trajna ruta za svaki par izvor-odredište • Rute se određuju korištenjem algoritma za određivanjem najjeftinijeg ili najbržeg puta • Ruta ostaje fiksna dok ne dođe do promjene u topologiji

25. Tablice fiksnogusmjeravanja

26. Poplavljivanje - Flooding • Ne traži ikakvo znanje o mreži • Čvor šalje pakete svakom susjedu • Dolazni pakete se retransmitiraju prema svakom linku vezi osim prema dolaznom linku • Na kraju će vjerojatno nekoliko kopija doći do odredišta • Svaki paket se jedinstveno označava tako da se kopije mogu odbaciti • Čvorovi mogu zapamtiti već poslane pakete • Može se staviti brojač hopova u pakete

27. Flooding - primjer

28. Svojstva Flooding-a • Svaka moguća ruta će biti isprobana • Vrlo robusno • Barem jedan paket će proći minimalnom rutom • Može se iskoristiti za uspostavu virtualne linije • Svi čvorovi će biti posjećeni • Korisno za distribuiranje informacija

29. Slučajno usmjeravanje - Random Routing • Čvor odabere jedan odlazni put za primljeni paket • Odabir može biti slučajan ili round-robin • Može se odabrati odlazni put na temelju izračuna vjerojatnoće • Nema potrebe za poznavanjem mreže • Ruta obično ne ispadne najkraća

30. Prilagodljivo usmjeravanje -Adaptive Routing • Koristi se na skoro svim mrežama • Odabiri ruta se mijenjaju kako se mijenaj stanje na mreži • Greške, ispadi • Zagušenje • Traži znanje o mreži • Odluke su kompleksnije • Kompromis između kvalitete informacija o mreži i dodatnog opterećenja • Prebrzo reagiranje može izazvati osciliranje

31. Prilagodljivo usmjeravanje - prednosti • Poboljšane performanse • Pomaže kod kontrole zagušenja • Kompleksan sustav • Ne mora nužno iskoristiti teoretske benefite

32. Klasifikacija • Bazirano na izvore informacija • Lokalno (izolirano) • Ruta prema linku s najmanjim redom • Rijetko se koristi – ne upotrjebljava dostupne informacije • Susjedni čvorovi • Svi čvorovi

33. Izolirano prilagodljivo usmjeravanje

34. ARPANET Usmjeravanje(1) • Prva generacija • 1969 • Distribuirano prilagodljivo • Procijenjeno kašnjenje kao kriterij • Bellman-Ford algoritam • Čvorovi izmjenjuju delay vector sa susjedima • Tablica usmjeravanje se ažurira • Ne uzima u obzir brzinu linije, samo queue • Dužina queue-a nije dobar pokazatelj kašnjenja • Sporo reagira na zagušenje

35. ARPANET Usmjeravanje (2) • Druga generacija • 1979 • Uzima kašnjenje kao kriterij • Direktno se mjeri kašnjenje • Koristi Dijkstra-in algoritam • Dobro kod malog i srednjeg opterećenja • Pod velikim opterećenjem slaba povezanost između prijavljenog i stvarnog kašnjenja

36. ARPANET Usmjeravanje (3) • Treća generacija • 1987 • Novi način izračuna “troška” nekog linka • Mjeri prosječno kašnjenje u zadnjih 10 sekundi • Normalizira na osnovi trenutne vrijednosti i prethodnih rezultata

37. X.25 • 1976 • Sučelje između hosta i mreže s komutacijom paketa • Gotovo univerzalno rješenje na mrežama s komutacijom paketa i za komutaciju paketa kod ISDN • Definira tri sloja • Fizički • Link • Paket

38. X.25 – fizički sloj • Sučelje između priključene stanice i linka do čvora • Data terminal equipment DTE - korisnik • Data circuit terminating equipment DCE (čvor) • Koristi fizičke specifikacije kao X.21 • Pouzdan prijenos preko fizičkog linka • Niz okvira

39. X.25 - Link • Link Access Protocol Balanced (LAPB) • podskup HDLC

40. X.25 – Paketni sloj • Vanjske virtualne linije - External virtual circuits • Logičke konekcije (virtual circuits) između pretplatnika

41. X.25

42. Usluge na virtualnim linijama • Virtualni poziv • Dinamička uspostava • Trajna virtualna linija • Virtualan linija fiksno dodijeljena od mreže

43. Virtualnipoziv

44. Format paketa

45. Multipleksiranje • DTE može uspostaviti 4095 istovremenih virtualnih linija prema drugim DTE-ovimapreko jednog DTC-DCE linka • Paketi sadrže 12 bitnibroj virtualne linije

46. Označavanje virtualnih linija

47. Kontrola greški i toka • HDLS

48. Sekvence paketa • Kompletne sekvence paketa • Omogućava veće blokove podataka kroz mrežu sa manjom veličinom paketabez gubitka integriteta paketa • A paketi • M bit 1, D bit 0 • B paketi • The rest • Nula ili više A followed by B

49. Reset irestart • Reset • Reinicijalizira virtualnu liniju • Brojevi sekvenci se postavljaju na nulu • Paketi u tranzitu su izgubljeni • Na višim slojevima je da povrate pakete • Restart • Ekvivalentno zahtjevom za čišćenje na svim virtualnim linijama

50. Literatura • Stalling Chapter 10 • X.25 na ITU-T web site • www.protocols.com