OH Slides E: Local Area Networks Many of the following slides includes figures from F. Halsall, Data Communications, Computer Networks and Open Systems. fourth edition, Addison-Wesley Longman Ltd., Essex, UK, 1995, ISBN 0-201-42293-X. which are reprinted by permission of Addison Wesley Longman Ltd. Lokala nätverk (LAN) Applikation Kontor, industri mm Kan ingå: persondatorer, skrivare, fil mm Ca 100-500 meter kabel utan repeater Längre med fiber-optisk kabel Några kilometer uppnås genom att förstärka eller återskapa signalen Repeater Vanliga LANtopologier Ring Repeater Stjärnnät Buss Återskapar signalen men separerar INTE trafiken för att öka kapaciteten (alla måste dela på bandbredden) Några av IEEE 802 protokollen IEEE 802 ISO s OSI Knyter centralt ihop till buss eller ring Separerar INTE trafiken för att öka kapaciteten
MAC (Medium Access Control) MAC-protokoll av typen random access För bussnätverk Aloha CSMA (Carrier Sense Multiple Access) CSMA/CD (CD = Colission Detection) Kollisionsfria MAC-protokoll TDMA (Time Division Multiple Access) Token ring Token bus IEEE 802.3 ( Ethernet) CSMA/CD 10 Mbit/s Manchester Längd på datadel i ram: 512-12 144 bitar varav maximalt 12 000 bitar är data Unik adress läggs på nätverkskort vid tillverkning (48 bitars MAC-adress) Max 2.5 km och 4 repeaters mellan två noder Slot time = 51.2 µs innan krock garanterat upptäckts Både sändar- och mottagaradress i ram 802.3, 10 Mbit/s: vanliga medier 10Base-T: max ca 100 meter utan repeater Tvinnad partråd till hub 10Base2: max ca 200 meter utan repeater Tunn koax 10Base5: max ca 500 meter utan repeater Tjock koax Fiberoptisk kabel En fiber för vardera riktning Tunn koax passerar nätverkskort via T-stycke: 802.3 (forts.) Kort kabel mellan nätverkskort och transceiver som är kopplad till tjock koax:
Kommentarer till föregående bild Jam sequence Stör -bitsekvens efter upptäckt av krock, för att försäkra om att alla ser krocken Truncated binary exponential backoff Efter jam sequence väntar man slumpat heltal gånger slot time Slumpat heltal R i området 0 R < 2 K K = min( N, backoff limit ) N = antal försök inkl detta Snabbare Ethernet Mål: behåll kablar och MAC-protokoll Ethernet ing med LAN-switch Fortfarande 10 Mbit/s (eller mer) Smart hub (LAN switch) filtrerar trafiken Lokal trafik isoleras Endast krock vid två paket till samma DTE Multiport bridge LAN switch växel Fast Ethernet: 100 Mbit/s fast kortare avstånd Full duplex över TP och fiber Möjligt från DTE till switch, samt mellan switchar Gigabit Ethernet Fast Ethernet 100Base-T4 Kortare avstånd pga att slot-tid i CSMA/CD minskar med ökad bithastighet 3 av 4 par för dataöverföring 33.33 Mbit/s per parledning 8B6T 25 Mbaud 8 bitar översätts till 6 symboler 3 nivåer (T = Ternary) 100Base-TX kräver endast 2 par men bättre kabel (minst Category 5 UTP) än 100Base-T4 (minst Category 3 UTP) IEEE 802.5 (Token Ring) Token: stafettpinne som vandrar runt Punkt-till-punkt förbindelser Varje nod repeterar signalen om den inte själv sänder Max 250 noder Manchester En nod kan sända flera ramar i rad Token holding time = max tid man får ha token Token Ring: Ramar AC = Access Control T = 0 T = 1 Informationsram Token-ram FS = Frame Status Access Control field P = Prioritet, 3 bitar ger 8 nivåer T = Token, 1 = I-ram, 0 = token M = Monitor, för kontroll att ram tas bort R = priority Reservation, inför nästa varv Frame Status field Bitarna sätts av mottagaren/mottagarna A = Address recognized C = frame Copied
Två varianter: Token Ring (forts.) Släpp token efter att hela ramen kommit tillbaka (Token ring med 4 Mbit/s) Släpp token när sista biten sänts (early release) (Token ring med16 Mbit/s) Sändaren tar bort ramen Vid längre sändtid än propageringstid fylls ringen och sändande nod tar samtidigt bort bitar Token Ring (forts.) Speciella funktioner krävs för t.ex.: Uppstart (initiering av token mm) Tillkomst av nod i ringen (adresstilldelning) Återhämtning vid fel Monitornod Kan vara vilken nod som helst (en i taget) Kan upptäcka icke borttagna ramar genom att sätta monitorbit i förbipasserande ramar Token Ring: Koncentrator Token Ring: Bypass Mode T.ex. felaktig eller avstängd nod Token Bus: logisk ring Varje nod måste veta adress till närmaste granne nedströms Token Bus: MAC Pga broadcast skiljer felhantering och dylikt mer än själva MAC-metoden mot Token ring, t.ex.: En nod lyssnar om efterföljande nod sänder vidare token (eller dataram) Dataram behöver inte gå igenom alla noder Mottagaren sänder tillbaka bekräftelse direkt Efter att ha fått bekräftelse sänds token vidare Lågprioritetsram får sändas om max tid för varv ej nåtts
LLC (Logical Link Control) Connectionless utan ACK Används t.ex. tillsammans med TCP/IP Connectionless med ACK Connection-oriented ID för nätverksprotokoll ovan tillförs T.ex. Internet IP, IPX, ISO IP Multiport bridge bridge Building backbone bridge Site-wide backbone repeater Kommentarer till föregående bild Repeater Arbetar på PHY-nivå Förlänger fysiska avståndet Bridge Arbetar på MAC-nivå Isolerar lokal trafik Multiport bridge Kopplar t.ex. ihop mer än två LAN-segment Andra namn: växel, LAN-switch Kommentarer (forts.) Building backbone Kopplar ihop ett litet antal LAN-segment Ofta samma nätverkstyp som segmenten Site-wide backbone Högre bandbredd för att inte bli flaskhals Ofta större avstånd, t.ex. mellan byggnader t.ex. 100 Mbit/s FDDI (optisk fiber ger både högre bandbredd och klarar större avstånd) Bryggor (bridges) Brygga Arbetar på MAC-nivå Skickar bara vidare paket som skall till andra sidan av bryggan 2.5 km gräns i Ethernet frångås
Två typer av bryggor Transparent Bridge Transparent bridges (Ethernet) Bryggorna utför alla vägval Source routing bridges (Token ring) Slutstationerna (källnoderna) utför alla vägval innan sändning Inlärning hos transparent brygga Statisk databas (t.ex. lagrad i PROM) Dynamisk inlärning Tom databas vid uppstart Inlärning genom att läsa källadress och lagra i vägvalstabell Vid okänd adress så skickas paketet till alla andra portar Inactivity timer gör flyttning av DTE möjligt Om ej spanning tree topologi Spanning tree => endast en väg mellan två nätsegment Rundgång där databaserna hela tiden skrivs över Spanning tree algoritm krävs Spanning Tree Algorithm En brygga väljs dynamiskt som root En väg väljs från varje brygga till root: Lägsta kostnad Ju högre bithastighet, ju lägre kostnad Source Routing Bridges Främst för ringnät Inlärning sker med broadcast-paket som frågar efter destinationen Bryggorna medverkar genom att ge routinginformation
Olika arbetssätt hos brygga / switch Store-and-forward Mellanlagrar och felkontrollerar paketen Felaktiga paket kastas Skicka vidare när rätt ut-port är ledig Cut-through Lagrar inte hela ramen innan den skickas vidare, utan bara t.o.m. adressen Om ut-porten är upptagen kan t.ex. ramen kastas eller lagras i switchen tills porten blir ledig DNS Server Exempel på ett nät som HH:s Student email Student file Staff email Staff file Ethernet SDH 155 Mbit/s Ethernet SDH 155 Mbit/s Protection DNS Server Student email -exempel: grönt=studentnät, rött=lärarnät Student file Staff email Staff file Ethernet SDH 155 Mbit/s Ethernet SDH 155 Mbit/s Protection 100-1000 Mbit/s 10-100 Mbit/s 100-1000 Mbit/s 10-100 Mbit/s = DTE (PC, workstation, printer etc) = DTE (PC, workstation, printer etc)