Datakommunikasjon Høsten 2001 Forelesning nr 8, 15. oktober 2001 Chapter 13 Local Area Network Technology og Chapter 14 LAN Systems

Øvingsoppgaver zOppgave 13.1, 13.2 og 13.7

Pensum kapittel 13 og 14. zFølgende er IKKE pensum: zKapittel 13 yLLC Protocol, side 438 y13.4 Ring LANs yTwisted-Pair and Optical Fiber Star LANs, side 447 yFixed Routing side 460 og ut kapitlet zKapittel 14 y10BASE-F Medium specification, side 477 – tom side 481 yToken Ring Priority, side 485 frem til 14.3 ATM LANS y14.4 Fibre Channel side 499 y14. 5 Wireless Lans side 502

Neste forelesning, Chapter 15 Internetwork Protocols zFølgende er IKKE pensum: yAvsnittet ”Requirement for multicasting” som starter på side 562. yAvsnittet ”Internet Group Management Protocol (IGMP)” som starter på side 564.

Nettverk Et nettverk er en sammenkobling av flere datamaskiner, slik at de kan kommunisere med hverandre og dele på ressurser

Ulike nettverk - definisjoner zFysisk yLokalnettverk - LAN (Local Area network) yMetropolian Area Network (MAN) yInternettverk – WAN (Wide Area Network) zFunksjonelt yInternett yEkstranett yIntranett

LAN (Local Area Network) zPC-er zApplikasjonsservere zFilservere zBackupservere zDatabaseservere

LAN - Ressursdeling zDeling av: ySkrivere yDisker yProgramvare yInternetttilknytning

LAN Arkitektur zProtokoll arkitektur zTopologier zMedia aksess kontroll (MAC), dvs hvordan får den enkelte ressurs tilgang til nettet for å sende data. zLogisk Link kontroll (LLC).

Protokoll arkitektur for LAN zLag 1 og lag 2 i OSI modellen zIEEE 802 referanse modell zLag 1, fysisk zLag 2, yMedia access control (MAC) yLogical link control (LLC)  IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

IEEE 802 sammenlignet med OSI

Oppgaver for fysisk lag zKoding og dekoding av signaler zPreamble generering og fjerning (benyttes for synkronisering) zBit transmisjon og mottaking zTransmisjonsmedium og topologi

IEEE LLC – Logical Link Control zGrensesnitt mot høyere lag zFlyt og feilkontroll

IEEE 802.x MAC – Media Access Control zAvsender: Setter sammen data i rammer med adresse og feilkontroll felt zMottaker: yAdresse gjenkjenning yFeil deteksjon zStyrer aksess til transmisjonsmediumet yBenyttes kun når et medium deles av flere stasjoner zIEEE Ethernet zIEEE Token Ring

LAN Protokoller

LAN topologier zTre zBuss ySpesial tilfelle av tre zRing zStjerne

LAN Topologier

Buss og tre zMultipunkt medium zDet som sendes høres av alle stasjoner som er koblet til yBehov for å identifisere hver stasjon med en unik adresse (MAC-adresse) zMotstand absorberer signalet på slutten av linja Ref. ISDN S-buss hvor siste kontakt skal ha en motstand på 100 ohm

Frame Transmission - Bus LAN

Frame Transmisjon Ring LAN

Stjerne Topologi zHver stasjon er direkte tilkoplet en sentral node zSentral noden kan operere på to måter: zKan sende broadcast yFysisk stjerne, logisk buss yKun en stasjon kan sende av gangen zKan fungere som en svitsj

Media Aksess kontroll zHvor ySentralt xEnkel logikk i den enkelte stasjon xSingle point of failure xFlaskehals yDistribuert zHvordan ySynkront xHver stasjon får tildelt en viss tid yAsynkront xEtter behov

Ethernet (CSAM/CD) Obs eksamen zCarriers Sense Multiple Access with Collision Detection zXerox – Ethernet 1976 zIEEE z1-persistent CSMA/CD

Forløpere for CSMA/CD zALOHA, Pakkeradio nettverk zSlotted ALOHA zCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

IEEE Ethernet – Medium Access Control Viktig! zNår en stasjon ønsker å sende lytter den på kabelen. zHvis kabelen er opptatt, venter den til den blir ledig, hvis ikke sender den med en gang (1- persistent). zHvis to eller flere stasjoner prøver å sende samtidig vil det bli kollisjon. zStasjonene vil oppdage dette og stoppe all utsendelse, og sender så et jammesignal. zStasjonene venter så en VILKÅRLIG tid før de forsøker å sende på nytt

CSMA/CD (1) Station A detects 9.6 microseconds of idle time and begins to transmit. At the same time, it is listening for collisions.

CSMA/CD (2) Before the signal from Station A has time to propagate down the wire to Station B, Station B detects 9.6 microseconds of idle time and begins to transmit a frame.

CSMA/CD (3) The electrical signals "collide" and overlap, causing abnormal voltage on the wire. The collision travels down the wire in each direction.

CSMA/CD (4) Station A is closest to the point of collision, so it detects the collision first. Upon detecting the collision, Station A stops transmitting data.

CSMA/CD (5) Station A transmits a 32 bit "jam," usually consisting of all ones. The purpose of the jam is to keep anybody else from trying to talk on the wire. Station A then implements the Truncated Binary Exponential Backoff Algorithm.

CSMA/CD (6) Station B detects the collision a short time later and also sends a 32 bit jam. It then implements the Truncated Binary Exponential Backoff Algorithm.

IEEE Frame Format 7 x Antall bytes i LLC Data feltet NB! Minimum 46 bytes

Logisk Link Kontroll tjenester zBasert på HDLC zSending av lag 2 rammer mellom to stasjoner zAddressering: avsender og mottaker LLC bruker yBenevnes service access points (SAP) zUnacknowledged connectionless service (datagramtype, dvs garanterer ikke at data kommer frem) zConnection mode service (Logisk forbindelse settes opp, og det tilbys flyt- og feilkontroll) zAcknowledged connectionless service (mix av de to, setter ikke oppe en forbindelse, men skal sende acknowledge på mottatte pakker)

Typisk ramme format (MAC + LLC)

10Base5 zTykt ethernet, 10Mbit/s zMax kabel lengde 500 m zAvstand mellom stasjoner multippel av 2,5 m zMaks 100 tilkoblede stasjoner z10Base2 zTynt ethernett – Cheapernet zMax kabel lengde 185 m zMaks 30 tilkoblede stasjoner

10BASE-T Ethernet zUskjermet tvunnet trådpar zBenyttes i stjernenett zMaksimum lengde 100 m zEksempel: Alle PC-er kobles inn mot en svitsj. zGigabit Ethernet zBenytter samme spesifikasjon som IEEE 802.3, men med to utvidelser for å klare den høye hastigheten. zHastighet 1000 Mbit/S

Token Ring (802.5) zMAC protocol yEt token (stafettpinne) sirkulerer i ringen når ingen stasjoner sender yEn stasjon som skal sende må vente til han får token yNår token mottas endres et bit slik at dette blir SOF (start of frame) for en dataramme yResten av rammen konstruereres yRammen går nå rundt ringen, og når den når avsender fjernes den yStasjonen setter inn et nytt token når den er ferdig med å sende yToken ring inneholder mulighet for prioritering yEn stasjon (monitor) har ansvar for overvåkning av ringen

Token Ring Operation

FDDI – Fiber Distributed Data Interface zHastighet: 100Mbit/s zFysisk medium: Optisk fiber eller tvunnet trådpar. zTilnærmet lik Token Ring, men det er gjort endringer for å tilpasse seg til den høye hastigheten.

Trådløse LANs zMobilitet zFleksibilitet zBenyttes i gamle bygninger hvor kabling ikke er lagt inn zIEEE Wireless LAN  IEEE b ble standardisert 16 september 1999, og tilbyr opptil 11 mbps hastighet.

Single Cell Wireless LAN Control Module User Module

Multi Cell Wireless LAN

Krav til trådløst LAN zThroughput, datahastighet zAntall terminaler zForbindelse til lokalnettet zRekkevidde, 100 – 300 m zStrømforbruk zSikkerhet mot avlytting zRoaming, dvs flytting mellom celler

Trådløs LAN teknologi (1) zSpread spectrum LANs zBasert på Spread Spectrum Radio (SSR) zBenytter to alternative metoder for overføring: zFrequency hopping, sender først data med en sekvens før en skifter frekvens og sender på nytt. zDirect sequencing sender på faste sekvenser. zRekkevidde: opp til 200 m zHastighet: ca 2 Mbit/S (teoretisk 16 Mbit/s)

Trådløs LAN teknologi (2) zInfrarød (IR) LANs zBenytter lysbølger i området mellom synlig lys og radiobølger. zAvsender og mottaker må “se” hverandre zHastighet: 10 Mbit(s (teoretisk 16 Mbit/s) zNarrow band microwave

Typer av trådløse stasjoner zIngen overgang mellom celler yFast eller beveger seg kun innenfor en Basic Service Set zBasic Service Set overgang yBeveger seg mellom Basic Service Set innenfor et en Extended Service Set zExtended Service Set overgang yFra en BSS i et ESS til et BSS i et annet ESS yGaranterer ikke at forbindelsen holdes oppe

ATM LANs zAsynchronous Transfer Mode zVirtual paths og virtual channels zGateway til ATM Wide Area Network zBackbone ATM svitsj yEn ATM svitsj eller lokalt nettverk av ATM svitsjer zWorkgroup ATM yArbeidsstasjoner dirkete tilkoblet en ATM svitsj zMiks av de tre foregående

Eksempel på ATM LAN

Sammenkobling av nett zRepeater zHub (multiport repeater) zBro zSvitsj zRuter

Repeater zSender i begge retninger zSammenjobler to segmenter av en kabel zIngen buffring av rammer zHvis to stasjoner på forskjellige segmenter sender samtidig, vil rammene kollidere zOpererer på lag 1 i OSI modellen

Baseband Configuration

HUB (nav) zPassive huber zAktive huber zIntelligente huber

Passive huber zEnkleste form for en hub, som kun tar i mot signaler på én port for deretter å sende dem utover alle portene. zEgner seg til små nettverk, og er meget prisgunstige. zPassive huber passer best når meldinger og pakker skal distribueres til alle deltakerne i nettverket samtidig.  Arbeider på det fysiske laget (lag 1) i OSI- modellen.

Aktive huber zDe benytter seg av ”store and forward" metode zKan de reparere pakker med feil. zKan forsterke de signalene som er svekket underveis.  Arbeider på det fysiske laget (lag 2) i OSI- modellen.

Intelligente huber zArbeider på MAC-laget på lag 2 i OSI-modellen. zIntelligente huber kan ha porter for tilknytning av høyhastighetslinker til stamnettet. zIntelligente huber arbeider egentlig på samme måte som en svitsj, ved at den kan levere ulik båndbredde til de forskjellige enhetene som er tilknyttet huben. zVi kaller slike huber for svitsjede huber, og de bestemmer hvilke porter som skal ha hvilke pakker ved å sjekke adressefeltene på alle pakkene. zTrafikken reduseres på hver port, og nettverket blir mer effektivt.

Bro zForbinder LAN som benytter ”samme” protokoller zSender kun videre pakker som skal til et annet segment zKan benytte ulike MAC protokoller for de tilkoblede LAN, dvs. f.eks. Ethernet og Token Ring zOpererer på lag 2 i OSI modellen

Bro

Sammenkobling av to LAN med en bro BRO

Svitsj zInkommende rammer sendes ut på “riktig” port zOpererer med adressetabeller zUlike former for håndtering av innkommende pakker: zCut through: Ser kun på adresse før meldingen sendes videre. zStore and forward: Gjennomfører feilsjekk før pakken sendes videre. zAdaptive: Lærende svitsj. Veksler mellom “cut through” og “store and forward”

Hubs and Switches (diag)

Svitsj sammenlignet med hub

Ruter zEn ruter kan koble sammen nettverk av ulik type zEn ruter inneholder rutingstabeller yStatiske eller dynamiske zViktigste oppgave er sammenkobling av lokalnett og Internett zFiltrerende ruter = enkel brannmur zEn ruter opererer på lag 3 i OSI modellen

Eksempel på nettverk