Lekcija 6Podatkovni sloj OSIPodatkovni sloj OSI modela ndash MAC protokolimodela MAC protokoli

Prof dr sc Jasmin VelagićProfdrsc Jasmin VelagićElektrotehnički fakultet Sarajevo

K l ij Di t ib i i i t iKolegij Distribuirani sistemi

20122013

Sadržaj poglavlja

P t k li d l j i t dijProtokoli podsloja pristupa mediju

Statičko dijeljenje kanalaTDMA (Time Division Multiple Access) 281TDMA (Time Division Multiple Access)FDMA (Frequency Division Multiple Access)CDMA (Code Division Multiple Access)

Slučajni pristup (protokoli sa sukobima)

281

Slučajni pristup (protokoli sa sukobima)ALOHA sa vremenskim okvirimaČista ALOHACSMACDCSMACD

Dinamičko dijeljenje kanala (protokoli sa ograničenim sukobima)PollingPredavanje zaloga (Token passing)

Povezivanje mreža

MAC adresiranjeEthernetPPPPPPATMMPLS

V i t k li iš t k i t6 PROTOKOLI PODSLOJA PRISTUPA MEDIJUVeze i protokoli višestrukog pristupaTri vrste veza

381Tačka-tačka (point-to-point)(žičane na primjer PPP SLIP)Broadcast (dijele žice ili medij na primjer Ethernet Wavelan

381

sateliti itd)Prospojne (switched npr switched Ethernet ATM itd)

Svojstva

Dijeljenje pojedinačnog komunikacijskog kanala omogućitiDijeljenje pojedinačnog komunikacijskog kanala ndash omogućiti da više stanica dijeli isti kanal Dva ili više istovremena prijenosa sa čvorovima interferencijaDva ili više istovremena prijenosa sa čvorovima interferencija (smetnja)

samo jedan čvor može uspješno slati u jednom trenutku

P t k li iš t k i tMAC protokoliProtokoli višestrukog pristupa

Distribuirani algoritam koji određuje kako stanice dijele k l t j t d đ j k d t i ž i šiti ij 481kanal to jest određuje kada stanica može izvršiti prijenosKomunikacija oko dijeljenja kanala mora koristiti vlastiti kanal

481

kanalDodjeljivanje (dijeljenje) kanala

StatičkoStatičkoDinamičko

Šta se traži od MAC protokolapsinhronizacija ili nesinhronizacijapotrebne informacije o drugim stanicamarobusnost (npr greške kanala)performanse

T k ij MAC t k lMAC protokoliTaksonomija MAC protokola

Tri opće klase581Statičko dijeljenje kanala

Dijeljenje kanala u manje dijelova (vremenski slotovi frekvencija)

581

frekvencija)Dodjeljivanje dijelova čvoru za ekskluzivnu upotrebu

Slučajni pristupSlučajni pristupDopušta kolizijuRekonstrukcija iz sukobaj

Dinamičko dijeljenje kanala (Taking turns)Pristup čvrsto koordiniranog dijeljenja sa ciljem izbjegavanja sukoba

Cilj fik i j dCilj efikasnost ispravnost jednostavnost decentraliziranost

61 MAC protokoli statičkog dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Karakteristike681

Omogućuju stanicama korištenje iste frekvencije (nosioca) dijeljenjem u različite vremenske slotove Pristup kanalu u ldquorundamardquo

681

Pristup kanalu u rundama Svaka stanica dobiva fiksnu duljinu slota u svakoj rundiNekorišteni slotovi postaju prazniStanice šalju podatke jedna iza druge koristeći vlastite vremenske slotoveOvo omogućuje većem broju stanica da dijele isti prijenosni medijOvo omogućuje većem broju stanica da dijele isti prijenosni medij (npr radio ndash bežične komunikacije) koristeći samo dio propusnog opsegaOsim wirelessa TDMA se koristi i u satelitskim sistemima lokalnim mrežama sistemima zaštite i combat-net radio sistemima U Americi se TDMA koristi u drugoj generaciji mobilnih telefonaU Americi se TDMA koristi u drugoj generaciji mobilnih telefona(2G) također poznatoj i kao IS-136 ili D-AMPS koji koriste TDMA tehniku za vremensko dijeljenje propusnog opsega signala nosioca

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Primjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazniokvir 781

1 3 4 1 3 4

781

1 3 4 1 3 4

Primjer Prikaz podjele poruke u okvire i okvira u vremenske slotove

Niz podataka se dijeli u okvire

Okviri se dijele u vremenske slotove Svakoj stanici se dodjeljuje jedan slotdodjeljuje jedan slot

Vremenski slotovi sadrže podatke sa ldquosigurnimrdquopodatke sa sigurnim periodom ako je potrebna sinhronizacija

sigurni periodi

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

U GSM sistemima sinhronizacija između mobilnih telefona postiže se slanjem ldquotiming offsetrdquo komandi od strane bazne stanice koja 881se slanjem timing offset komandi od strane bazne stanice koja instruira da li će mobilni telefon početi sa prijenosom ranije ili kasnijeMobilnom telefonu nije dopušteno da šalje signale u toku cijelog

k l t li t ji ldquo i irdquo i d č tk i k j

881

vremenskog slota ali postoji ldquosigurnirdquo period na početku i na kraju slotaKada se prijenos pomiče u ldquosigurnirdquo period mobilna mreža podešava vremenski offset na centar prijenosaVeći problem je inicijalna sinhronizacija mobilnih telefona Prije nego li mobilni telefon započne prijenos ne postoji način da se tačno zna p p j p jkoliki se vremenski offset zahtijevaZbog ovoga mobilni telefon može potrošiti gotovo cijeli vremenski slot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne staniceslot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne stanice on će na početku svog slota dobiti zahtijevanu informaciju od mreže nema kašnjenja i sve je OK M đ ti k j d lj ti ć j d 35 k t ji k š j j iMeđutim ako je na udaljenosti većoj od 35 km postoji kašnjenje i mobilni telefon će dobiti informaciju od mreže blizu kraja svog slota Rješenje započeti jedan slot ranije od očekivanog

MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Nedostatak TDMA sistema je što mogu stvarati smetnje 981na frekvenciji koja je direktno povezana sa duljinama

vremenskih slotovaOvo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni

981

Ovo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni telefon nađe blizu radio prijemnika Drugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone izmeđuDrugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone između vremenskih slotova što limitira potencijalni propusni opseg TDMA kanala

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanala

FDMA (Frequency Division Multiple Access)Karakteristike

S kt k l dij li f k ij k d čj 1081Spektar kanala dijeli se u frekvencijska područjaSvakoj stanici dodjeljuje se fiksno frekvencijsko područje(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)

1081

(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)Nekorišteni vremenski prijenosi u frekvencijskom području postaju prazniPrimjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazni

ijvrijeme

podr

učja

venc

ijska

Fr

ekv

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaFDMA (Frequency Division Multiple Access)

Koristi se u mobilnoj telefoniji Svaki frekvencijski kanal može prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal 1181prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal će biti pridružen svakom pretplatniku koliko traje pozivKorištenjem FDMA na ovaj način više korisnika može dijeliti dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih

1181

dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih poziva Nije efikasno ako je velik broj stanica i ako se njihov broj mijenja Razlozi za to su

mnogo stanica mnogo frekvencija razmak izmeđumnogo stanica mnogo frekvencija razmak između frekvencija se smanjuje ndash povećava se vjerojatnost da jedna stanica ometa drugu

fako se neke od stanica ne koriste tada njihove frekvencije nisu dostupne drugimapromet podacima ima tendenciju smanjivanja to jest veliki p p j j j jdio kanala bit će prazan većinu vremenapuni kapacitet kanala se neće u cijelosti iskoristiti

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Karakteristike1281

Jedinstven kod dodjeljuje se svakoj stanici to jest dijeljenje skupa kodova

1281

Najviše korišten u bežičnim (wireless) broadcast kanalima (celularni satelitski itd)Svi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik imaSvi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik ima vlastitu ldquochippingrdquo sekvencu (to jest kod) za kodiranje podatakaKodirani signal = (originalni signal) times (chipping sekvenca)Dekodiranje skalarni produkt kodiranog signala i chipping sekvencesekvenceDopušta većem broju korisnika da koegzistiraju i istovremeno prenose podatke sa minimalnim uzajamnim p p jometanjem (ako su kodovi ortogonalni)

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Sadržaj poglavlja

P t k li d l j i t dijProtokoli podsloja pristupa mediju

Statičko dijeljenje kanalaTDMA (Time Division Multiple Access) 281TDMA (Time Division Multiple Access)FDMA (Frequency Division Multiple Access)CDMA (Code Division Multiple Access)

Slučajni pristup (protokoli sa sukobima)

281

Slučajni pristup (protokoli sa sukobima)ALOHA sa vremenskim okvirimaČista ALOHACSMACDCSMACD

Dinamičko dijeljenje kanala (protokoli sa ograničenim sukobima)PollingPredavanje zaloga (Token passing)

Povezivanje mreža

MAC adresiranjeEthernetPPPPPPATMMPLS

V i t k li iš t k i t6 PROTOKOLI PODSLOJA PRISTUPA MEDIJUVeze i protokoli višestrukog pristupaTri vrste veza

381Tačka-tačka (point-to-point)(žičane na primjer PPP SLIP)Broadcast (dijele žice ili medij na primjer Ethernet Wavelan

381

sateliti itd)Prospojne (switched npr switched Ethernet ATM itd)

Svojstva

Dijeljenje pojedinačnog komunikacijskog kanala omogućitiDijeljenje pojedinačnog komunikacijskog kanala ndash omogućiti da više stanica dijeli isti kanal Dva ili više istovremena prijenosa sa čvorovima interferencijaDva ili više istovremena prijenosa sa čvorovima interferencija (smetnja)

samo jedan čvor može uspješno slati u jednom trenutku

P t k li iš t k i tMAC protokoliProtokoli višestrukog pristupa

Distribuirani algoritam koji određuje kako stanice dijele k l t j t d đ j k d t i ž i šiti ij 481kanal to jest određuje kada stanica može izvršiti prijenosKomunikacija oko dijeljenja kanala mora koristiti vlastiti kanal

481

kanalDodjeljivanje (dijeljenje) kanala

StatičkoStatičkoDinamičko

Šta se traži od MAC protokolapsinhronizacija ili nesinhronizacijapotrebne informacije o drugim stanicamarobusnost (npr greške kanala)performanse

T k ij MAC t k lMAC protokoliTaksonomija MAC protokola

Tri opće klase581Statičko dijeljenje kanala

Dijeljenje kanala u manje dijelova (vremenski slotovi frekvencija)

581

frekvencija)Dodjeljivanje dijelova čvoru za ekskluzivnu upotrebu

Slučajni pristupSlučajni pristupDopušta kolizijuRekonstrukcija iz sukobaj

Dinamičko dijeljenje kanala (Taking turns)Pristup čvrsto koordiniranog dijeljenja sa ciljem izbjegavanja sukoba

Cilj fik i j dCilj efikasnost ispravnost jednostavnost decentraliziranost

61 MAC protokoli statičkog dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Karakteristike681

Omogućuju stanicama korištenje iste frekvencije (nosioca) dijeljenjem u različite vremenske slotove Pristup kanalu u ldquorundamardquo

681

Pristup kanalu u rundama Svaka stanica dobiva fiksnu duljinu slota u svakoj rundiNekorišteni slotovi postaju prazniStanice šalju podatke jedna iza druge koristeći vlastite vremenske slotoveOvo omogućuje većem broju stanica da dijele isti prijenosni medijOvo omogućuje većem broju stanica da dijele isti prijenosni medij (npr radio ndash bežične komunikacije) koristeći samo dio propusnog opsegaOsim wirelessa TDMA se koristi i u satelitskim sistemima lokalnim mrežama sistemima zaštite i combat-net radio sistemima U Americi se TDMA koristi u drugoj generaciji mobilnih telefonaU Americi se TDMA koristi u drugoj generaciji mobilnih telefona(2G) također poznatoj i kao IS-136 ili D-AMPS koji koriste TDMA tehniku za vremensko dijeljenje propusnog opsega signala nosioca

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Primjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazniokvir 781

1 3 4 1 3 4

781

1 3 4 1 3 4

Primjer Prikaz podjele poruke u okvire i okvira u vremenske slotove

Niz podataka se dijeli u okvire

Okviri se dijele u vremenske slotove Svakoj stanici se dodjeljuje jedan slotdodjeljuje jedan slot

Vremenski slotovi sadrže podatke sa ldquosigurnimrdquopodatke sa sigurnim periodom ako je potrebna sinhronizacija

sigurni periodi

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

U GSM sistemima sinhronizacija između mobilnih telefona postiže se slanjem ldquotiming offsetrdquo komandi od strane bazne stanice koja 881se slanjem timing offset komandi od strane bazne stanice koja instruira da li će mobilni telefon početi sa prijenosom ranije ili kasnijeMobilnom telefonu nije dopušteno da šalje signale u toku cijelog

k l t li t ji ldquo i irdquo i d č tk i k j

881

vremenskog slota ali postoji ldquosigurnirdquo period na početku i na kraju slotaKada se prijenos pomiče u ldquosigurnirdquo period mobilna mreža podešava vremenski offset na centar prijenosaVeći problem je inicijalna sinhronizacija mobilnih telefona Prije nego li mobilni telefon započne prijenos ne postoji način da se tačno zna p p j p jkoliki se vremenski offset zahtijevaZbog ovoga mobilni telefon može potrošiti gotovo cijeli vremenski slot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne staniceslot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne stanice on će na početku svog slota dobiti zahtijevanu informaciju od mreže nema kašnjenja i sve je OK M đ ti k j d lj ti ć j d 35 k t ji k š j j iMeđutim ako je na udaljenosti većoj od 35 km postoji kašnjenje i mobilni telefon će dobiti informaciju od mreže blizu kraja svog slota Rješenje započeti jedan slot ranije od očekivanog

MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Nedostatak TDMA sistema je što mogu stvarati smetnje 981na frekvenciji koja je direktno povezana sa duljinama

vremenskih slotovaOvo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni

981

Ovo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni telefon nađe blizu radio prijemnika Drugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone izmeđuDrugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone između vremenskih slotova što limitira potencijalni propusni opseg TDMA kanala

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanala

FDMA (Frequency Division Multiple Access)Karakteristike

S kt k l dij li f k ij k d čj 1081Spektar kanala dijeli se u frekvencijska područjaSvakoj stanici dodjeljuje se fiksno frekvencijsko područje(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)

1081

(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)Nekorišteni vremenski prijenosi u frekvencijskom području postaju prazniPrimjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazni

ijvrijeme

podr

učja

venc

ijska

Fr

ekv

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaFDMA (Frequency Division Multiple Access)

Koristi se u mobilnoj telefoniji Svaki frekvencijski kanal može prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal 1181prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal će biti pridružen svakom pretplatniku koliko traje pozivKorištenjem FDMA na ovaj način više korisnika može dijeliti dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih

1181

dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih poziva Nije efikasno ako je velik broj stanica i ako se njihov broj mijenja Razlozi za to su

mnogo stanica mnogo frekvencija razmak izmeđumnogo stanica mnogo frekvencija razmak između frekvencija se smanjuje ndash povećava se vjerojatnost da jedna stanica ometa drugu

fako se neke od stanica ne koriste tada njihove frekvencije nisu dostupne drugimapromet podacima ima tendenciju smanjivanja to jest veliki p p j j j jdio kanala bit će prazan većinu vremenapuni kapacitet kanala se neće u cijelosti iskoristiti

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Karakteristike1281

Jedinstven kod dodjeljuje se svakoj stanici to jest dijeljenje skupa kodova

1281

Najviše korišten u bežičnim (wireless) broadcast kanalima (celularni satelitski itd)Svi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik imaSvi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik ima vlastitu ldquochippingrdquo sekvencu (to jest kod) za kodiranje podatakaKodirani signal = (originalni signal) times (chipping sekvenca)Dekodiranje skalarni produkt kodiranog signala i chipping sekvencesekvenceDopušta većem broju korisnika da koegzistiraju i istovremeno prenose podatke sa minimalnim uzajamnim p p jometanjem (ako su kodovi ortogonalni)

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

V i t k li iš t k i t6 PROTOKOLI PODSLOJA PRISTUPA MEDIJUVeze i protokoli višestrukog pristupaTri vrste veza

381Tačka-tačka (point-to-point)(žičane na primjer PPP SLIP)Broadcast (dijele žice ili medij na primjer Ethernet Wavelan

381

sateliti itd)Prospojne (switched npr switched Ethernet ATM itd)

Svojstva

Dijeljenje pojedinačnog komunikacijskog kanala omogućitiDijeljenje pojedinačnog komunikacijskog kanala ndash omogućiti da više stanica dijeli isti kanal Dva ili više istovremena prijenosa sa čvorovima interferencijaDva ili više istovremena prijenosa sa čvorovima interferencija (smetnja)

samo jedan čvor može uspješno slati u jednom trenutku

P t k li iš t k i tMAC protokoliProtokoli višestrukog pristupa

Distribuirani algoritam koji određuje kako stanice dijele k l t j t d đ j k d t i ž i šiti ij 481kanal to jest određuje kada stanica može izvršiti prijenosKomunikacija oko dijeljenja kanala mora koristiti vlastiti kanal

481

kanalDodjeljivanje (dijeljenje) kanala

StatičkoStatičkoDinamičko

Šta se traži od MAC protokolapsinhronizacija ili nesinhronizacijapotrebne informacije o drugim stanicamarobusnost (npr greške kanala)performanse

T k ij MAC t k lMAC protokoliTaksonomija MAC protokola

Tri opće klase581Statičko dijeljenje kanala

Dijeljenje kanala u manje dijelova (vremenski slotovi frekvencija)

581

frekvencija)Dodjeljivanje dijelova čvoru za ekskluzivnu upotrebu

Slučajni pristupSlučajni pristupDopušta kolizijuRekonstrukcija iz sukobaj

Dinamičko dijeljenje kanala (Taking turns)Pristup čvrsto koordiniranog dijeljenja sa ciljem izbjegavanja sukoba

Cilj fik i j dCilj efikasnost ispravnost jednostavnost decentraliziranost

61 MAC protokoli statičkog dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Karakteristike681

Omogućuju stanicama korištenje iste frekvencije (nosioca) dijeljenjem u različite vremenske slotove Pristup kanalu u ldquorundamardquo

681

Pristup kanalu u rundama Svaka stanica dobiva fiksnu duljinu slota u svakoj rundiNekorišteni slotovi postaju prazniStanice šalju podatke jedna iza druge koristeći vlastite vremenske slotoveOvo omogućuje većem broju stanica da dijele isti prijenosni medijOvo omogućuje većem broju stanica da dijele isti prijenosni medij (npr radio ndash bežične komunikacije) koristeći samo dio propusnog opsegaOsim wirelessa TDMA se koristi i u satelitskim sistemima lokalnim mrežama sistemima zaštite i combat-net radio sistemima U Americi se TDMA koristi u drugoj generaciji mobilnih telefonaU Americi se TDMA koristi u drugoj generaciji mobilnih telefona(2G) također poznatoj i kao IS-136 ili D-AMPS koji koriste TDMA tehniku za vremensko dijeljenje propusnog opsega signala nosioca

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Primjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazniokvir 781

1 3 4 1 3 4

781

1 3 4 1 3 4

Primjer Prikaz podjele poruke u okvire i okvira u vremenske slotove

Niz podataka se dijeli u okvire

Okviri se dijele u vremenske slotove Svakoj stanici se dodjeljuje jedan slotdodjeljuje jedan slot

Vremenski slotovi sadrže podatke sa ldquosigurnimrdquopodatke sa sigurnim periodom ako je potrebna sinhronizacija

sigurni periodi

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

U GSM sistemima sinhronizacija između mobilnih telefona postiže se slanjem ldquotiming offsetrdquo komandi od strane bazne stanice koja 881se slanjem timing offset komandi od strane bazne stanice koja instruira da li će mobilni telefon početi sa prijenosom ranije ili kasnijeMobilnom telefonu nije dopušteno da šalje signale u toku cijelog

k l t li t ji ldquo i irdquo i d č tk i k j

881

vremenskog slota ali postoji ldquosigurnirdquo period na početku i na kraju slotaKada se prijenos pomiče u ldquosigurnirdquo period mobilna mreža podešava vremenski offset na centar prijenosaVeći problem je inicijalna sinhronizacija mobilnih telefona Prije nego li mobilni telefon započne prijenos ne postoji način da se tačno zna p p j p jkoliki se vremenski offset zahtijevaZbog ovoga mobilni telefon može potrošiti gotovo cijeli vremenski slot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne staniceslot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne stanice on će na početku svog slota dobiti zahtijevanu informaciju od mreže nema kašnjenja i sve je OK M đ ti k j d lj ti ć j d 35 k t ji k š j j iMeđutim ako je na udaljenosti većoj od 35 km postoji kašnjenje i mobilni telefon će dobiti informaciju od mreže blizu kraja svog slota Rješenje započeti jedan slot ranije od očekivanog

MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Nedostatak TDMA sistema je što mogu stvarati smetnje 981na frekvenciji koja je direktno povezana sa duljinama

vremenskih slotovaOvo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni

981

Ovo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni telefon nađe blizu radio prijemnika Drugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone izmeđuDrugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone između vremenskih slotova što limitira potencijalni propusni opseg TDMA kanala

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanala

FDMA (Frequency Division Multiple Access)Karakteristike

S kt k l dij li f k ij k d čj 1081Spektar kanala dijeli se u frekvencijska područjaSvakoj stanici dodjeljuje se fiksno frekvencijsko područje(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)

1081

(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)Nekorišteni vremenski prijenosi u frekvencijskom području postaju prazniPrimjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazni

ijvrijeme

podr

učja

venc

ijska

Fr

ekv

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaFDMA (Frequency Division Multiple Access)

Koristi se u mobilnoj telefoniji Svaki frekvencijski kanal može prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal 1181prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal će biti pridružen svakom pretplatniku koliko traje pozivKorištenjem FDMA na ovaj način više korisnika može dijeliti dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih

1181

dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih poziva Nije efikasno ako je velik broj stanica i ako se njihov broj mijenja Razlozi za to su

mnogo stanica mnogo frekvencija razmak izmeđumnogo stanica mnogo frekvencija razmak između frekvencija se smanjuje ndash povećava se vjerojatnost da jedna stanica ometa drugu

fako se neke od stanica ne koriste tada njihove frekvencije nisu dostupne drugimapromet podacima ima tendenciju smanjivanja to jest veliki p p j j j jdio kanala bit će prazan većinu vremenapuni kapacitet kanala se neće u cijelosti iskoristiti

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Karakteristike1281

Jedinstven kod dodjeljuje se svakoj stanici to jest dijeljenje skupa kodova

1281

Najviše korišten u bežičnim (wireless) broadcast kanalima (celularni satelitski itd)Svi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik imaSvi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik ima vlastitu ldquochippingrdquo sekvencu (to jest kod) za kodiranje podatakaKodirani signal = (originalni signal) times (chipping sekvenca)Dekodiranje skalarni produkt kodiranog signala i chipping sekvencesekvenceDopušta većem broju korisnika da koegzistiraju i istovremeno prenose podatke sa minimalnim uzajamnim p p jometanjem (ako su kodovi ortogonalni)

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

P t k li iš t k i tMAC protokoliProtokoli višestrukog pristupa

Distribuirani algoritam koji određuje kako stanice dijele k l t j t d đ j k d t i ž i šiti ij 481kanal to jest određuje kada stanica može izvršiti prijenosKomunikacija oko dijeljenja kanala mora koristiti vlastiti kanal

481

kanalDodjeljivanje (dijeljenje) kanala

StatičkoStatičkoDinamičko

Šta se traži od MAC protokolapsinhronizacija ili nesinhronizacijapotrebne informacije o drugim stanicamarobusnost (npr greške kanala)performanse

T k ij MAC t k lMAC protokoliTaksonomija MAC protokola

Tri opće klase581Statičko dijeljenje kanala

Dijeljenje kanala u manje dijelova (vremenski slotovi frekvencija)

581

frekvencija)Dodjeljivanje dijelova čvoru za ekskluzivnu upotrebu

Slučajni pristupSlučajni pristupDopušta kolizijuRekonstrukcija iz sukobaj

Dinamičko dijeljenje kanala (Taking turns)Pristup čvrsto koordiniranog dijeljenja sa ciljem izbjegavanja sukoba

Cilj fik i j dCilj efikasnost ispravnost jednostavnost decentraliziranost

61 MAC protokoli statičkog dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Karakteristike681

Omogućuju stanicama korištenje iste frekvencije (nosioca) dijeljenjem u različite vremenske slotove Pristup kanalu u ldquorundamardquo

681

Pristup kanalu u rundama Svaka stanica dobiva fiksnu duljinu slota u svakoj rundiNekorišteni slotovi postaju prazniStanice šalju podatke jedna iza druge koristeći vlastite vremenske slotoveOvo omogućuje većem broju stanica da dijele isti prijenosni medijOvo omogućuje većem broju stanica da dijele isti prijenosni medij (npr radio ndash bežične komunikacije) koristeći samo dio propusnog opsegaOsim wirelessa TDMA se koristi i u satelitskim sistemima lokalnim mrežama sistemima zaštite i combat-net radio sistemima U Americi se TDMA koristi u drugoj generaciji mobilnih telefonaU Americi se TDMA koristi u drugoj generaciji mobilnih telefona(2G) također poznatoj i kao IS-136 ili D-AMPS koji koriste TDMA tehniku za vremensko dijeljenje propusnog opsega signala nosioca

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Primjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazniokvir 781

1 3 4 1 3 4

781

1 3 4 1 3 4

Primjer Prikaz podjele poruke u okvire i okvira u vremenske slotove

Niz podataka se dijeli u okvire

Okviri se dijele u vremenske slotove Svakoj stanici se dodjeljuje jedan slotdodjeljuje jedan slot

Vremenski slotovi sadrže podatke sa ldquosigurnimrdquopodatke sa sigurnim periodom ako je potrebna sinhronizacija

sigurni periodi

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

U GSM sistemima sinhronizacija između mobilnih telefona postiže se slanjem ldquotiming offsetrdquo komandi od strane bazne stanice koja 881se slanjem timing offset komandi od strane bazne stanice koja instruira da li će mobilni telefon početi sa prijenosom ranije ili kasnijeMobilnom telefonu nije dopušteno da šalje signale u toku cijelog

k l t li t ji ldquo i irdquo i d č tk i k j

881

vremenskog slota ali postoji ldquosigurnirdquo period na početku i na kraju slotaKada se prijenos pomiče u ldquosigurnirdquo period mobilna mreža podešava vremenski offset na centar prijenosaVeći problem je inicijalna sinhronizacija mobilnih telefona Prije nego li mobilni telefon započne prijenos ne postoji način da se tačno zna p p j p jkoliki se vremenski offset zahtijevaZbog ovoga mobilni telefon može potrošiti gotovo cijeli vremenski slot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne staniceslot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne stanice on će na početku svog slota dobiti zahtijevanu informaciju od mreže nema kašnjenja i sve je OK M đ ti k j d lj ti ć j d 35 k t ji k š j j iMeđutim ako je na udaljenosti većoj od 35 km postoji kašnjenje i mobilni telefon će dobiti informaciju od mreže blizu kraja svog slota Rješenje započeti jedan slot ranije od očekivanog

MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Nedostatak TDMA sistema je što mogu stvarati smetnje 981na frekvenciji koja je direktno povezana sa duljinama

vremenskih slotovaOvo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni

981

Ovo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni telefon nađe blizu radio prijemnika Drugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone izmeđuDrugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone između vremenskih slotova što limitira potencijalni propusni opseg TDMA kanala

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanala

FDMA (Frequency Division Multiple Access)Karakteristike

S kt k l dij li f k ij k d čj 1081Spektar kanala dijeli se u frekvencijska područjaSvakoj stanici dodjeljuje se fiksno frekvencijsko područje(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)

1081

(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)Nekorišteni vremenski prijenosi u frekvencijskom području postaju prazniPrimjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazni

ijvrijeme

podr

učja

venc

ijska

Fr

ekv

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaFDMA (Frequency Division Multiple Access)

Koristi se u mobilnoj telefoniji Svaki frekvencijski kanal može prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal 1181prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal će biti pridružen svakom pretplatniku koliko traje pozivKorištenjem FDMA na ovaj način više korisnika može dijeliti dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih

1181

dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih poziva Nije efikasno ako je velik broj stanica i ako se njihov broj mijenja Razlozi za to su

mnogo stanica mnogo frekvencija razmak izmeđumnogo stanica mnogo frekvencija razmak između frekvencija se smanjuje ndash povećava se vjerojatnost da jedna stanica ometa drugu

fako se neke od stanica ne koriste tada njihove frekvencije nisu dostupne drugimapromet podacima ima tendenciju smanjivanja to jest veliki p p j j j jdio kanala bit će prazan većinu vremenapuni kapacitet kanala se neće u cijelosti iskoristiti

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Karakteristike1281

Jedinstven kod dodjeljuje se svakoj stanici to jest dijeljenje skupa kodova

1281

Najviše korišten u bežičnim (wireless) broadcast kanalima (celularni satelitski itd)Svi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik imaSvi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik ima vlastitu ldquochippingrdquo sekvencu (to jest kod) za kodiranje podatakaKodirani signal = (originalni signal) times (chipping sekvenca)Dekodiranje skalarni produkt kodiranog signala i chipping sekvencesekvenceDopušta većem broju korisnika da koegzistiraju i istovremeno prenose podatke sa minimalnim uzajamnim p p jometanjem (ako su kodovi ortogonalni)

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

T k ij MAC t k lMAC protokoliTaksonomija MAC protokola

Tri opće klase581Statičko dijeljenje kanala

Dijeljenje kanala u manje dijelova (vremenski slotovi frekvencija)

581

frekvencija)Dodjeljivanje dijelova čvoru za ekskluzivnu upotrebu

Slučajni pristupSlučajni pristupDopušta kolizijuRekonstrukcija iz sukobaj

Dinamičko dijeljenje kanala (Taking turns)Pristup čvrsto koordiniranog dijeljenja sa ciljem izbjegavanja sukoba

Cilj fik i j dCilj efikasnost ispravnost jednostavnost decentraliziranost

61 MAC protokoli statičkog dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Karakteristike681

Omogućuju stanicama korištenje iste frekvencije (nosioca) dijeljenjem u različite vremenske slotove Pristup kanalu u ldquorundamardquo

681

Pristup kanalu u rundama Svaka stanica dobiva fiksnu duljinu slota u svakoj rundiNekorišteni slotovi postaju prazniStanice šalju podatke jedna iza druge koristeći vlastite vremenske slotoveOvo omogućuje većem broju stanica da dijele isti prijenosni medijOvo omogućuje većem broju stanica da dijele isti prijenosni medij (npr radio ndash bežične komunikacije) koristeći samo dio propusnog opsegaOsim wirelessa TDMA se koristi i u satelitskim sistemima lokalnim mrežama sistemima zaštite i combat-net radio sistemima U Americi se TDMA koristi u drugoj generaciji mobilnih telefonaU Americi se TDMA koristi u drugoj generaciji mobilnih telefona(2G) također poznatoj i kao IS-136 ili D-AMPS koji koriste TDMA tehniku za vremensko dijeljenje propusnog opsega signala nosioca

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Primjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazniokvir 781

1 3 4 1 3 4

781

1 3 4 1 3 4

Primjer Prikaz podjele poruke u okvire i okvira u vremenske slotove

Niz podataka se dijeli u okvire

Okviri se dijele u vremenske slotove Svakoj stanici se dodjeljuje jedan slotdodjeljuje jedan slot

Vremenski slotovi sadrže podatke sa ldquosigurnimrdquopodatke sa sigurnim periodom ako je potrebna sinhronizacija

sigurni periodi

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

U GSM sistemima sinhronizacija između mobilnih telefona postiže se slanjem ldquotiming offsetrdquo komandi od strane bazne stanice koja 881se slanjem timing offset komandi od strane bazne stanice koja instruira da li će mobilni telefon početi sa prijenosom ranije ili kasnijeMobilnom telefonu nije dopušteno da šalje signale u toku cijelog

k l t li t ji ldquo i irdquo i d č tk i k j

881

vremenskog slota ali postoji ldquosigurnirdquo period na početku i na kraju slotaKada se prijenos pomiče u ldquosigurnirdquo period mobilna mreža podešava vremenski offset na centar prijenosaVeći problem je inicijalna sinhronizacija mobilnih telefona Prije nego li mobilni telefon započne prijenos ne postoji način da se tačno zna p p j p jkoliki se vremenski offset zahtijevaZbog ovoga mobilni telefon može potrošiti gotovo cijeli vremenski slot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne staniceslot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne stanice on će na početku svog slota dobiti zahtijevanu informaciju od mreže nema kašnjenja i sve je OK M đ ti k j d lj ti ć j d 35 k t ji k š j j iMeđutim ako je na udaljenosti većoj od 35 km postoji kašnjenje i mobilni telefon će dobiti informaciju od mreže blizu kraja svog slota Rješenje započeti jedan slot ranije od očekivanog

MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Nedostatak TDMA sistema je što mogu stvarati smetnje 981na frekvenciji koja je direktno povezana sa duljinama

vremenskih slotovaOvo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni

981

Ovo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni telefon nađe blizu radio prijemnika Drugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone izmeđuDrugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone između vremenskih slotova što limitira potencijalni propusni opseg TDMA kanala

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanala

FDMA (Frequency Division Multiple Access)Karakteristike

S kt k l dij li f k ij k d čj 1081Spektar kanala dijeli se u frekvencijska područjaSvakoj stanici dodjeljuje se fiksno frekvencijsko područje(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)

1081

(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)Nekorišteni vremenski prijenosi u frekvencijskom području postaju prazniPrimjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazni

ijvrijeme

podr

učja

venc

ijska

Fr

ekv

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaFDMA (Frequency Division Multiple Access)

Koristi se u mobilnoj telefoniji Svaki frekvencijski kanal može prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal 1181prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal će biti pridružen svakom pretplatniku koliko traje pozivKorištenjem FDMA na ovaj način više korisnika može dijeliti dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih

1181

dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih poziva Nije efikasno ako je velik broj stanica i ako se njihov broj mijenja Razlozi za to su

mnogo stanica mnogo frekvencija razmak izmeđumnogo stanica mnogo frekvencija razmak između frekvencija se smanjuje ndash povećava se vjerojatnost da jedna stanica ometa drugu

fako se neke od stanica ne koriste tada njihove frekvencije nisu dostupne drugimapromet podacima ima tendenciju smanjivanja to jest veliki p p j j j jdio kanala bit će prazan većinu vremenapuni kapacitet kanala se neće u cijelosti iskoristiti

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Karakteristike1281

Jedinstven kod dodjeljuje se svakoj stanici to jest dijeljenje skupa kodova

1281

Najviše korišten u bežičnim (wireless) broadcast kanalima (celularni satelitski itd)Svi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik imaSvi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik ima vlastitu ldquochippingrdquo sekvencu (to jest kod) za kodiranje podatakaKodirani signal = (originalni signal) times (chipping sekvenca)Dekodiranje skalarni produkt kodiranog signala i chipping sekvencesekvenceDopušta većem broju korisnika da koegzistiraju i istovremeno prenose podatke sa minimalnim uzajamnim p p jometanjem (ako su kodovi ortogonalni)

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

61 MAC protokoli statičkog dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Karakteristike681

Omogućuju stanicama korištenje iste frekvencije (nosioca) dijeljenjem u različite vremenske slotove Pristup kanalu u ldquorundamardquo

681

Pristup kanalu u rundama Svaka stanica dobiva fiksnu duljinu slota u svakoj rundiNekorišteni slotovi postaju prazniStanice šalju podatke jedna iza druge koristeći vlastite vremenske slotoveOvo omogućuje većem broju stanica da dijele isti prijenosni medijOvo omogućuje većem broju stanica da dijele isti prijenosni medij (npr radio ndash bežične komunikacije) koristeći samo dio propusnog opsegaOsim wirelessa TDMA se koristi i u satelitskim sistemima lokalnim mrežama sistemima zaštite i combat-net radio sistemima U Americi se TDMA koristi u drugoj generaciji mobilnih telefonaU Americi se TDMA koristi u drugoj generaciji mobilnih telefona(2G) također poznatoj i kao IS-136 ili D-AMPS koji koriste TDMA tehniku za vremensko dijeljenje propusnog opsega signala nosioca

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Primjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazniokvir 781

1 3 4 1 3 4

781

1 3 4 1 3 4

Primjer Prikaz podjele poruke u okvire i okvira u vremenske slotove

Niz podataka se dijeli u okvire

Okviri se dijele u vremenske slotove Svakoj stanici se dodjeljuje jedan slotdodjeljuje jedan slot

Vremenski slotovi sadrže podatke sa ldquosigurnimrdquopodatke sa sigurnim periodom ako je potrebna sinhronizacija

sigurni periodi

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

U GSM sistemima sinhronizacija između mobilnih telefona postiže se slanjem ldquotiming offsetrdquo komandi od strane bazne stanice koja 881se slanjem timing offset komandi od strane bazne stanice koja instruira da li će mobilni telefon početi sa prijenosom ranije ili kasnijeMobilnom telefonu nije dopušteno da šalje signale u toku cijelog

k l t li t ji ldquo i irdquo i d č tk i k j

881

vremenskog slota ali postoji ldquosigurnirdquo period na početku i na kraju slotaKada se prijenos pomiče u ldquosigurnirdquo period mobilna mreža podešava vremenski offset na centar prijenosaVeći problem je inicijalna sinhronizacija mobilnih telefona Prije nego li mobilni telefon započne prijenos ne postoji način da se tačno zna p p j p jkoliki se vremenski offset zahtijevaZbog ovoga mobilni telefon može potrošiti gotovo cijeli vremenski slot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne staniceslot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne stanice on će na početku svog slota dobiti zahtijevanu informaciju od mreže nema kašnjenja i sve je OK M đ ti k j d lj ti ć j d 35 k t ji k š j j iMeđutim ako je na udaljenosti većoj od 35 km postoji kašnjenje i mobilni telefon će dobiti informaciju od mreže blizu kraja svog slota Rješenje započeti jedan slot ranije od očekivanog

MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Nedostatak TDMA sistema je što mogu stvarati smetnje 981na frekvenciji koja je direktno povezana sa duljinama

vremenskih slotovaOvo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni

981

Ovo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni telefon nađe blizu radio prijemnika Drugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone izmeđuDrugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone između vremenskih slotova što limitira potencijalni propusni opseg TDMA kanala

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanala

FDMA (Frequency Division Multiple Access)Karakteristike

S kt k l dij li f k ij k d čj 1081Spektar kanala dijeli se u frekvencijska područjaSvakoj stanici dodjeljuje se fiksno frekvencijsko područje(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)

1081

(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)Nekorišteni vremenski prijenosi u frekvencijskom području postaju prazniPrimjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazni

ijvrijeme

podr

učja

venc

ijska

Fr

ekv

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaFDMA (Frequency Division Multiple Access)

Koristi se u mobilnoj telefoniji Svaki frekvencijski kanal može prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal 1181prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal će biti pridružen svakom pretplatniku koliko traje pozivKorištenjem FDMA na ovaj način više korisnika može dijeliti dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih

1181

dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih poziva Nije efikasno ako je velik broj stanica i ako se njihov broj mijenja Razlozi za to su

mnogo stanica mnogo frekvencija razmak izmeđumnogo stanica mnogo frekvencija razmak između frekvencija se smanjuje ndash povećava se vjerojatnost da jedna stanica ometa drugu

fako se neke od stanica ne koriste tada njihove frekvencije nisu dostupne drugimapromet podacima ima tendenciju smanjivanja to jest veliki p p j j j jdio kanala bit će prazan većinu vremenapuni kapacitet kanala se neće u cijelosti iskoristiti

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Karakteristike1281

Jedinstven kod dodjeljuje se svakoj stanici to jest dijeljenje skupa kodova

1281

Najviše korišten u bežičnim (wireless) broadcast kanalima (celularni satelitski itd)Svi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik imaSvi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik ima vlastitu ldquochippingrdquo sekvencu (to jest kod) za kodiranje podatakaKodirani signal = (originalni signal) times (chipping sekvenca)Dekodiranje skalarni produkt kodiranog signala i chipping sekvencesekvenceDopušta većem broju korisnika da koegzistiraju i istovremeno prenose podatke sa minimalnim uzajamnim p p jometanjem (ako su kodovi ortogonalni)

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Primjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazniokvir 781

1 3 4 1 3 4

781

1 3 4 1 3 4

Primjer Prikaz podjele poruke u okvire i okvira u vremenske slotove

Niz podataka se dijeli u okvire

Okviri se dijele u vremenske slotove Svakoj stanici se dodjeljuje jedan slotdodjeljuje jedan slot

Vremenski slotovi sadrže podatke sa ldquosigurnimrdquopodatke sa sigurnim periodom ako je potrebna sinhronizacija

sigurni periodi

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

U GSM sistemima sinhronizacija između mobilnih telefona postiže se slanjem ldquotiming offsetrdquo komandi od strane bazne stanice koja 881se slanjem timing offset komandi od strane bazne stanice koja instruira da li će mobilni telefon početi sa prijenosom ranije ili kasnijeMobilnom telefonu nije dopušteno da šalje signale u toku cijelog

k l t li t ji ldquo i irdquo i d č tk i k j

881

vremenskog slota ali postoji ldquosigurnirdquo period na početku i na kraju slotaKada se prijenos pomiče u ldquosigurnirdquo period mobilna mreža podešava vremenski offset na centar prijenosaVeći problem je inicijalna sinhronizacija mobilnih telefona Prije nego li mobilni telefon započne prijenos ne postoji način da se tačno zna p p j p jkoliki se vremenski offset zahtijevaZbog ovoga mobilni telefon može potrošiti gotovo cijeli vremenski slot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne staniceslot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne stanice on će na početku svog slota dobiti zahtijevanu informaciju od mreže nema kašnjenja i sve je OK M đ ti k j d lj ti ć j d 35 k t ji k š j j iMeđutim ako je na udaljenosti većoj od 35 km postoji kašnjenje i mobilni telefon će dobiti informaciju od mreže blizu kraja svog slota Rješenje započeti jedan slot ranije od očekivanog

MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Nedostatak TDMA sistema je što mogu stvarati smetnje 981na frekvenciji koja je direktno povezana sa duljinama

vremenskih slotovaOvo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni

981

Ovo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni telefon nađe blizu radio prijemnika Drugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone izmeđuDrugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone između vremenskih slotova što limitira potencijalni propusni opseg TDMA kanala

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanala

FDMA (Frequency Division Multiple Access)Karakteristike

S kt k l dij li f k ij k d čj 1081Spektar kanala dijeli se u frekvencijska područjaSvakoj stanici dodjeljuje se fiksno frekvencijsko područje(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)

1081

(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)Nekorišteni vremenski prijenosi u frekvencijskom području postaju prazniPrimjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazni

ijvrijeme

podr

učja

venc

ijska

Fr

ekv

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaFDMA (Frequency Division Multiple Access)

Koristi se u mobilnoj telefoniji Svaki frekvencijski kanal može prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal 1181prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal će biti pridružen svakom pretplatniku koliko traje pozivKorištenjem FDMA na ovaj način više korisnika može dijeliti dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih

1181

dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih poziva Nije efikasno ako je velik broj stanica i ako se njihov broj mijenja Razlozi za to su

mnogo stanica mnogo frekvencija razmak izmeđumnogo stanica mnogo frekvencija razmak između frekvencija se smanjuje ndash povećava se vjerojatnost da jedna stanica ometa drugu

fako se neke od stanica ne koriste tada njihove frekvencije nisu dostupne drugimapromet podacima ima tendenciju smanjivanja to jest veliki p p j j j jdio kanala bit će prazan većinu vremenapuni kapacitet kanala se neće u cijelosti iskoristiti

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Karakteristike1281

Jedinstven kod dodjeljuje se svakoj stanici to jest dijeljenje skupa kodova

1281

Najviše korišten u bežičnim (wireless) broadcast kanalima (celularni satelitski itd)Svi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik imaSvi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik ima vlastitu ldquochippingrdquo sekvencu (to jest kod) za kodiranje podatakaKodirani signal = (originalni signal) times (chipping sekvenca)Dekodiranje skalarni produkt kodiranog signala i chipping sekvencesekvenceDopušta većem broju korisnika da koegzistiraju i istovremeno prenose podatke sa minimalnim uzajamnim p p jometanjem (ako su kodovi ortogonalni)

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

TDMA (Ti Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

U GSM sistemima sinhronizacija između mobilnih telefona postiže se slanjem ldquotiming offsetrdquo komandi od strane bazne stanice koja 881se slanjem timing offset komandi od strane bazne stanice koja instruira da li će mobilni telefon početi sa prijenosom ranije ili kasnijeMobilnom telefonu nije dopušteno da šalje signale u toku cijelog

k l t li t ji ldquo i irdquo i d č tk i k j

881

vremenskog slota ali postoji ldquosigurnirdquo period na početku i na kraju slotaKada se prijenos pomiče u ldquosigurnirdquo period mobilna mreža podešava vremenski offset na centar prijenosaVeći problem je inicijalna sinhronizacija mobilnih telefona Prije nego li mobilni telefon započne prijenos ne postoji način da se tačno zna p p j p jkoliki se vremenski offset zahtijevaZbog ovoga mobilni telefon može potrošiti gotovo cijeli vremenski slot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne staniceslot kontaktirajući mrežu Ako je mobilni telefon blizu bazne stanice on će na početku svog slota dobiti zahtijevanu informaciju od mreže nema kašnjenja i sve je OK M đ ti k j d lj ti ć j d 35 k t ji k š j j iMeđutim ako je na udaljenosti većoj od 35 km postoji kašnjenje i mobilni telefon će dobiti informaciju od mreže blizu kraja svog slota Rješenje započeti jedan slot ranije od očekivanog

MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Nedostatak TDMA sistema je što mogu stvarati smetnje 981na frekvenciji koja je direktno povezana sa duljinama

vremenskih slotovaOvo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni

981

Ovo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni telefon nađe blizu radio prijemnika Drugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone izmeđuDrugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone između vremenskih slotova što limitira potencijalni propusni opseg TDMA kanala

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanala

FDMA (Frequency Division Multiple Access)Karakteristike

S kt k l dij li f k ij k d čj 1081Spektar kanala dijeli se u frekvencijska područjaSvakoj stanici dodjeljuje se fiksno frekvencijsko područje(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)

1081

(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)Nekorišteni vremenski prijenosi u frekvencijskom području postaju prazniPrimjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazni

ijvrijeme

podr

učja

venc

ijska

Fr

ekv

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaFDMA (Frequency Division Multiple Access)

Koristi se u mobilnoj telefoniji Svaki frekvencijski kanal može prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal 1181prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal će biti pridružen svakom pretplatniku koliko traje pozivKorištenjem FDMA na ovaj način više korisnika može dijeliti dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih

1181

dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih poziva Nije efikasno ako je velik broj stanica i ako se njihov broj mijenja Razlozi za to su

mnogo stanica mnogo frekvencija razmak izmeđumnogo stanica mnogo frekvencija razmak između frekvencija se smanjuje ndash povećava se vjerojatnost da jedna stanica ometa drugu

fako se neke od stanica ne koriste tada njihove frekvencije nisu dostupne drugimapromet podacima ima tendenciju smanjivanja to jest veliki p p j j j jdio kanala bit će prazan većinu vremenapuni kapacitet kanala se neće u cijelosti iskoristiti

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Karakteristike1281

Jedinstven kod dodjeljuje se svakoj stanici to jest dijeljenje skupa kodova

1281

Najviše korišten u bežičnim (wireless) broadcast kanalima (celularni satelitski itd)Svi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik imaSvi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik ima vlastitu ldquochippingrdquo sekvencu (to jest kod) za kodiranje podatakaKodirani signal = (originalni signal) times (chipping sekvenca)Dekodiranje skalarni produkt kodiranog signala i chipping sekvencesekvenceDopušta većem broju korisnika da koegzistiraju i istovremeno prenose podatke sa minimalnim uzajamnim p p jometanjem (ako su kodovi ortogonalni)

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

MAC protokoli dijeljenja kanalaTDMA (Time Division Multiple Access)

Nedostatak TDMA sistema je što mogu stvarati smetnje 981na frekvenciji koja je direktno povezana sa duljinama

vremenskih slotovaOvo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni

981

Ovo izaziva iritirajuće brujanje (buzz) kada se npr mobilni telefon nađe blizu radio prijemnika Drugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone izmeđuDrugi nedostatak TDMA je postojanje mrtve zone između vremenskih slotova što limitira potencijalni propusni opseg TDMA kanala

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanala

FDMA (Frequency Division Multiple Access)Karakteristike

S kt k l dij li f k ij k d čj 1081Spektar kanala dijeli se u frekvencijska područjaSvakoj stanici dodjeljuje se fiksno frekvencijsko područje(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)

1081

(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)Nekorišteni vremenski prijenosi u frekvencijskom području postaju prazniPrimjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazni

ijvrijeme

podr

učja

venc

ijska

Fr

ekv

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaFDMA (Frequency Division Multiple Access)

Koristi se u mobilnoj telefoniji Svaki frekvencijski kanal može prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal 1181prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal će biti pridružen svakom pretplatniku koliko traje pozivKorištenjem FDMA na ovaj način više korisnika može dijeliti dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih

1181

dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih poziva Nije efikasno ako je velik broj stanica i ako se njihov broj mijenja Razlozi za to su

mnogo stanica mnogo frekvencija razmak izmeđumnogo stanica mnogo frekvencija razmak između frekvencija se smanjuje ndash povećava se vjerojatnost da jedna stanica ometa drugu

fako se neke od stanica ne koriste tada njihove frekvencije nisu dostupne drugimapromet podacima ima tendenciju smanjivanja to jest veliki p p j j j jdio kanala bit će prazan većinu vremenapuni kapacitet kanala se neće u cijelosti iskoristiti

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Karakteristike1281

Jedinstven kod dodjeljuje se svakoj stanici to jest dijeljenje skupa kodova

1281

Najviše korišten u bežičnim (wireless) broadcast kanalima (celularni satelitski itd)Svi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik imaSvi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik ima vlastitu ldquochippingrdquo sekvencu (to jest kod) za kodiranje podatakaKodirani signal = (originalni signal) times (chipping sekvenca)Dekodiranje skalarni produkt kodiranog signala i chipping sekvencesekvenceDopušta većem broju korisnika da koegzistiraju i istovremeno prenose podatke sa minimalnim uzajamnim p p jometanjem (ako su kodovi ortogonalni)

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanala

FDMA (Frequency Division Multiple Access)Karakteristike

S kt k l dij li f k ij k d čj 1081Spektar kanala dijeli se u frekvencijska područjaSvakoj stanici dodjeljuje se fiksno frekvencijsko područje(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)

1081

(korisnici imaju različite frekvencije ndash nema ometanja)Nekorišteni vremenski prijenosi u frekvencijskom području postaju prazniPrimjer 6-stanični LAN slotovi 2 5 i 6 su prazni

ijvrijeme

podr

učja

venc

ijska

Fr

ekv

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaFDMA (Frequency Division Multiple Access)

Koristi se u mobilnoj telefoniji Svaki frekvencijski kanal može prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal 1181prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal će biti pridružen svakom pretplatniku koliko traje pozivKorištenjem FDMA na ovaj način više korisnika može dijeliti dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih

1181

dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih poziva Nije efikasno ako je velik broj stanica i ako se njihov broj mijenja Razlozi za to su

mnogo stanica mnogo frekvencija razmak izmeđumnogo stanica mnogo frekvencija razmak između frekvencija se smanjuje ndash povećava se vjerojatnost da jedna stanica ometa drugu

fako se neke od stanica ne koriste tada njihove frekvencije nisu dostupne drugimapromet podacima ima tendenciju smanjivanja to jest veliki p p j j j jdio kanala bit će prazan većinu vremenapuni kapacitet kanala se neće u cijelosti iskoristiti

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Karakteristike1281

Jedinstven kod dodjeljuje se svakoj stanici to jest dijeljenje skupa kodova

1281

Najviše korišten u bežičnim (wireless) broadcast kanalima (celularni satelitski itd)Svi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik imaSvi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik ima vlastitu ldquochippingrdquo sekvencu (to jest kod) za kodiranje podatakaKodirani signal = (originalni signal) times (chipping sekvenca)Dekodiranje skalarni produkt kodiranog signala i chipping sekvencesekvenceDopušta većem broju korisnika da koegzistiraju i istovremeno prenose podatke sa minimalnim uzajamnim p p jometanjem (ako su kodovi ortogonalni)

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

FDMA (F Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaFDMA (Frequency Division Multiple Access)

Koristi se u mobilnoj telefoniji Svaki frekvencijski kanal može prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal 1181prenositi glas (konverzacija) ili digitalni podatak i jedan kanal će biti pridružen svakom pretplatniku koliko traje pozivKorištenjem FDMA na ovaj način više korisnika može dijeliti dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih

1181

dostupno područje bez rizika ometanja između istovremenih poziva Nije efikasno ako je velik broj stanica i ako se njihov broj mijenja Razlozi za to su

mnogo stanica mnogo frekvencija razmak izmeđumnogo stanica mnogo frekvencija razmak između frekvencija se smanjuje ndash povećava se vjerojatnost da jedna stanica ometa drugu

fako se neke od stanica ne koriste tada njihove frekvencije nisu dostupne drugimapromet podacima ima tendenciju smanjivanja to jest veliki p p j j j jdio kanala bit će prazan većinu vremenapuni kapacitet kanala se neće u cijelosti iskoristiti

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Karakteristike1281

Jedinstven kod dodjeljuje se svakoj stanici to jest dijeljenje skupa kodova

1281

Najviše korišten u bežičnim (wireless) broadcast kanalima (celularni satelitski itd)Svi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik imaSvi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik ima vlastitu ldquochippingrdquo sekvencu (to jest kod) za kodiranje podatakaKodirani signal = (originalni signal) times (chipping sekvenca)Dekodiranje skalarni produkt kodiranog signala i chipping sekvencesekvenceDopušta većem broju korisnika da koegzistiraju i istovremeno prenose podatke sa minimalnim uzajamnim p p jometanjem (ako su kodovi ortogonalni)

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Karakteristike1281

Jedinstven kod dodjeljuje se svakoj stanici to jest dijeljenje skupa kodova

1281

Najviše korišten u bežičnim (wireless) broadcast kanalima (celularni satelitski itd)Svi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik imaSvi korisnici dijele istu frekvenciju ali svaki korisnik ima vlastitu ldquochippingrdquo sekvencu (to jest kod) za kodiranje podatakaKodirani signal = (originalni signal) times (chipping sekvenca)Dekodiranje skalarni produkt kodiranog signala i chipping sekvencesekvenceDopušta većem broju korisnika da koegzistiraju i istovremeno prenose podatke sa minimalnim uzajamnim p p jometanjem (ako su kodovi ortogonalni)

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaKoristi matematička svojstva ortogonalnosti 1381Koristi matematička svojstva ortogonalnosti Podaci se predstavljaju vektorima Npr binarni niz ldquo1011rdquo predstavlja se vektorom (1 0 1 1) K i ti t tičk ij k l d kt tj i j

1381

Koristi se matematička operacija skalarnog produkta tj sumiranje umnoška komponenti Npr skalarni produkt (1 0 1 1) i (1 -1 -1 0) je (1)(1)+(0)(-1)+(1)(-1)+(1)(0)=0Ako je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dvaAko je skalarni produkt vektora a i b jednak 0 tada se kaže da su ta dva vektora ortogonalnaPretpostavimo da imamo skup uzajamno ortogonalnih vektora Za potrebe dekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matricedekodiranja ovi vektori su formirani iz stupaca i redaka Walsh-ove matrice koja je dobivena iz Walsh-ovih funkcija Sada se pridruži jednom predajniku vektor iz ovog skupa recimo v koji se zove ldquochiprdquo kod Bitu 0 pridruži se vektor ndashv i bitu 1 vektor v Npr ako jezove chip kod Bitu 0 pridruži se vektor v i bitu 1 vektor v Npr ako je v=(1-1) tada će binarnom vektoru (1 0 1 1) odgovarati vektor (1 -1 -1 1 1 -1 1 -1) Ovako formirani vektor zove se odaslani vektorSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali jeSvaki predajnik ima različit jedinstven vektor izabran iz ovog skupa ali je konstrukcija odaslanog vektora identična

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Matematička interpretacijaAk i d d j ik k j i t š lj d tk 1481Ako imamo dva predajnika koja istovremeno šalju podatke jedan sa chip kodom (1 -1) i vektorom podataka (1 0 1 1) i drugi sa chip kodom (1 1) i vektorom podataka (0011)

1481

ldquoSirovirdquo primljeni signal bit će suma odaslanih vektora(1-1-111-11-1)+(-1-1-1-11111)=(0-2-202020)Pretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektiratiPretpostavimo da prijemnik uzme takav signal i želi detektirati šta je predajnik sa chip kodom (1 -1) poslao Prijemnik će koristiti ranije opisanu matematiku i načiniti skalarni produkt dijelova primljenog vektora Uzeti prve dvije komponente primljenog vektora tj (0 -2) Sada (0 -2) middot(1 -1) = (0)(1)+(-2)(-1) = 2 Budući da je rezultatSada (0 2) (1 1) (0)(1) ( 2)( 1) 2 Budući da je rezultat pozitivan možemo zaključiti da je odaslana znamenka 1 Zatim uzmemo slijedeće dvije komponente (-2 0) (-2 0)middot(1-1)=(-2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana2)(1)+(0)(-1)=-2 Rezultat je negativan što znači da je poslana 0 Nastavljajući ovaj proces može se uspješno dekodirati šta je poslano sa chip kodom (1 -1) tj(1 0 1 1)

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CDMA k di j i d k di j (j d d j ik)MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA kodiranje i dekodiranje (jedan predajnik)

bitovi d0=0

Predajnik Zim=dicm

1581bitovi podataka

kod

d1=-1

okvir 1 okvir 0

1581

okvir 1 okvir 0

okvir 1izlaz kanala

okvir 0izlaz kanala

M

czd

M

mmmi

i

sum== 1

d1=-1d0=0

M

okvir 1primljeni ulaz

okvir 0primljeni ulaz

Prijemnik

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CDMA interferencija dva predajnikaMAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA interferencija dva predajnika

bitovi podataka 1681

Predajnik 1p

kod1681

Predajnik 2

bitovi podataka

kod

koristi kod predajnika 1

okvir 0primljeni

ulaz

okvir 1primljeni

ulaz koristi kod predajnika 1za primanje podataka predajnika 1

ulazulaz

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CDMA (C d Di i i M lti l A )MAC protokoli dijeljenja kanalaCDMA (Code Division Multiple Access)

Primjena u mobilnoj telefonijiGPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji 1781GPS (Global Positioning System) Dio GPS prijemnika u ćeliji bazne stanice2G (QUALCOMMIS-95) i 3G (IMT-2000) standardi To su

1781

standardi za tzv ldquodigital cellular telephony systemsrdquoRadio sat temeljen na CDMA u računarskim mrežama Glavna prednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala zaprednost korištenja ovakvih CDMA telefonskih ćelija signala za referentni sat je da oni rade bolje unutar zgrada (stambenih objekata) tako da nema potrebe za montiranjem GPS antene van zgradezgradeCDMA tehnika se koristi i kao princip W-CDMA zračnog sučeljai ovo sučelje se koristi u globalnom 3G standarduUMTS i japanskim 3G standardima FOMA i VodafoneGlavna prednost CDMA u odnosu na TDMA i FDMA je ldquobeskonačanrdquo broj raspoloživih CDMA kodova Ovo činibeskonačan broj raspoloživih CDMA kodova Ovo čini CDMA idealnom za veliki broj predajnika gdje svaki koristi mali dio prometa na ldquoneregularnimrdquo intervalima

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

62 MAC protokoli sa slučajnim pristupomKarakteristike

Kada čvor ima paket za slanje 1881Kada čvor ima paket za slanjeprenositi podatke maksimalnom brzinom u kanalu Rnema a-priori koordinacije između čvorova

1881

nema a priori koordinacije između čvorovaDva ili više prijenosnih čvorova rarr ldquosukobrdquoMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificiraMAC protokol sa slučajnim pristupom (sukobom) specificira

kako detektirati sukobkako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukobakako oporaviti (vratiti natrag) okvire iz sukoba

Primjeri MAC protokola sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)ALOHA sa vremenskim okvirima (slotted ALOHA)čista ALOHACSMA i CSMACDCSMA i CSMACD

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Problem sukoba (kolizije)MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Sukobi se događaju kada dva predajnika šalju u isto vrijeme (oni osjete sukob na temelju razlike napona) 1981bull Obje nađene linije treba isprazniti

bull Obje čekaju zauzetu liniju da postane prazna

1981

A BA starta u trenutku 0

Poruka je gotovo stigla B t tk T k dA B u B u trenutku T kada

B starta ndash sukob

Kako biti siguran da A zna da je došlo do sukobaKako biti siguran da A zna da je došlo do sukoba

A B

Sukob

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)Kako A zna da se desio sukob

Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u 2081Mora postojati mehanizam koji će osigurati retransmisiju u trenutku sukobaPoruka od A dolazi u B u trenutku TP k d B d l i A t tk 2T

2081

Poruka od B dolazi u A u trenutku 2TA mora još poslati poruku u trenutku 2T

IEEE 8023 specificira maksimalnu vrijednost od 2T koja iznosi p j j512μs

Ovo je povezano sa maksimalnim razmakom između stanica od 2500 metaraod 2500 metaraNa brzini 10Mbps uzima 01 μs za prijenos jednog bita tako da za 512 bita (64B) treba 512 μsSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64BSlijedi da Ethernet okviri moraju biti dugi najmanje 64B

14B zaglavlje 46B podaci 4B CRCPunjenje (padding) se koristi ako je poruka kraća od 46B

Slati ometajući signal nakon detekcije sukoba da bi se osiguralo da sve stanice vide sukob - 48 bitni signal

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

P bl k b (k li ij )MAC protokoli sa slučajnim pristupomProblem sukoba (kolizije)

2181A B

t = 02181

A B

t = T

A B

t = T

A B

t = 2T

bull Kod LAN mreža sukob se trenutno detektirabull U satelitskim mrežama postoji kašnjenje od 270 ms

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

MAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

Svi okviri imaju jednake duljineV ij j dij lj l t j d kih d lji d lji 2281Vrijeme je podijeljeno na slotove jednakih duljina duljina slota predstavlja vrijeme potrebno za slanje jednog okviraStanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku

2281

Stanice (čvorovi) započinju prijenos okvira samo na početku slotaČvorovi su sinhroniziraniAko dva ili više čvorova šalju u jednom slotu svi čvorovi će detektirati sukobKada čvor postigne ldquoosvježenrdquo okvir poslat će ga uKada čvor postigne osvježen okvir poslat će ga u slijedećem slotuAko nema sukoba čvor može poslati novi okvir u sljedećem p jslotuAko postoji sukob čvor obavlja retransmisiju okvira u svakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavisvakom sljedećem slotu sa vjerojatnošću p dok se ne obavi uspješno prijenos okvira

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirima

čvor 1 2381

čvor 2

2381

čvor 3

uspješni (S) sukobljeni (C) prazni (E) okviri

okviri

Pojedinačni aktivni čvor može kontinuirano slati punom brzinom kanalaVisoka decentralizacija samo čvorovi u slotovima imaju potrebu za sinhronizacijomJednostavnaJednostavnaU slučaju sukoba ndash gubitak okviraPrazni slotoviČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenosČvorovi mogu detektirati sukob u vremenu kraćem od vremena potrebnog za prijenos okvira (paketa)Sinhronizacija sata

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

ALOHA ki k i iMAC protokoli sa slučajnim pristupomALOHA sa vremenskim okvirimaEfikasnost ALOHE sa vremenskim okvirima

2481Pitanje Koja je maksimalna podjela slotova uspješnaOdgovor Pretpostavimo da imamo N stanica koje imaju pakete za

2481

slanjevjerojatnost da stanica pošalje slot je pvjerojatnost uspješnog slanja S jevjerojatnost uspješnog slanja S je

S=p(1-p)(N-1) za čvor 1

S=Np(1-p)(N-1) za bilo koji od N čvorova ovo je vjerojatnost za jedan prijenosj p j

Za maksimalnu efikasnost sa N čvorova naći p koji maksimizira Np(1-p)(N-1)

Drugim riječima potrebno je naći optimalni p za koji N rarr infin= 1e = 037Najbolje ndash korištenje kanala za uspješne prijenose ndash 37 vremena

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Čista ALOHA jednostavna nema sinhronizacije

Čista ALOHA

2581Svaka stanica šalje podatke kad god to želi ndash ne čeka se početak okviraOk i i i j j d k d lji

2581

Okviri imaju jednake duljine

A

BB

C

D

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupom

Kada dva okvira nastoje istovremeno ldquookupiratirdquo kanal uzrokovat će sukob i oba će biti oštećena

Čista ALOHA

2681Ako se prvi bit jednog okvira preklapa sa zadnjim bitom drugog okvira oba će se oštetitiVj j k b

2681

Vjerojatnost sukoba rasteOkvir poslan u trenutku t0 dolazi u sukob sa drugim okvirom poslanim u intervalu [t0-1 t0+1]p [ 0 0 ]

Ako je zadnji bit oštećen tada je on u checksum ili CRC i podatkovni dio okvira je OKOvo ignorira vjerojatnost dvije greške jedne u podatkovnom dijelu okvira i druge u kontrolnom dijelu okvira npr CRC

Okviri poruka koji dođu u sukob bivaju uništeni

dijelu okvira npr CRC

Predajnik zna da je okvir uništen čeka slučajno vrijeme i ponovo pokušava poslati poruku (retransmisija)

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Či t ALOHAMAC protokoli sa slučajnim pristupomČista ALOHAP(uspjeh sa zadanim čvorom) = P(čvor prenosi)

P(nema drugih čvorova da prenose u [t 1 t ]) 2781P(nema drugih čvorova da prenose u [t0-1t0])

P(nema drugih čvorova da prenose u [t0t0 +1])= p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

2781

( ) ( )P(uspjeh sa bilo kojim od N čvorova) = N p (1-p)(N-1) (1-p)(N-1)

hellip izbor optimalnog p da se postigne n -gt infin

= 1(2e) = 018

04

0 2

03Aloha sa okvirima protokol ograničava

01

02

čista Aloha

protokol ograničavaefektivnu propusnostkanala

G = offered load = Np05 10 15 20

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CSMA (C i S M lti l A )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)

Stanice osluškuju mrežu prije slanja porukeU slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj 2881U slučaju sukoba stanica na mreži detektira različit sadržaj poruke od onog koji je poslanPerzistentni CSMA

2881

Neperzistentni CSMA1 - perzistentni CSMA

St i l šk j k l Ak j k l l b d š lj kStanica osluškuje kanal Ako je kanal slobodan šalje porukuAko dođe do sukoba čeka slučajno vrijeme i pokušava ponovo poslati porukuAko je kanal zauzet čeka da se oslobodiAKO (stanica želi poslati poruku amp kanal == slobodan) ONDA šalje

Uspješnost slanja poruke ovisi o vremenu prijenosaKoliko dugo će kanal nakon što je primijećeno da je slobodan takav i ostatiostatiPostoji mogućnost da neka druga stanica započne slanje poruke u međuvremenu

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA (Carrier Sense Multiple Access)Neperzistentni (0 ndash perzistentni) CSMA

Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da 2981Ako je kanal zauzet stanica ne nastavlja sa osluškivanjem da otkrije tačan trenutak kada će kanal postati slobodan već čeka slučajno vrijeme do sljedećeg osluškivanjaPosljedice

2981

Posljedice- bolja iskoristivost- veća kašnjenja nego kod 1-perzistentnog CSMAj j g p g

p-perzistentni CSMA

AKO (stanica spremna za slanje amp kanal == slobodan) ONDA šalji sa vjerojatnošću p odnosno čekaj slučajni period sa vjerojatnošću q=1-p

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CSMA k bMAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMA sukob

prostorni raspored čvorova na Ethernetu3081

sukobi se mogu desitipropagacijsko kašnjenje znači da dva čvora ne mogu

3081

znači da dva čvora ne mogu čuti jedan drugog tokom prijenosa

sukobvremenski uzaludan prijenosvremenski uzaludan prijenos okvira (paketa)

primjedbauloga udaljenosti i propagacijskog kašnjenja upropagacijskog kašnjenja u određivanju vjerojatnosti sukoba Vrijeme detektiranja sukoba

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Dvije ili više stanica mogu istovremeno osjetiti da je kanal prazan (slobodan) i pokušati poslati poruku 3181prazan (slobodan) i pokušati poslati porukuStanice koje šalju poruke mogu spoznati da je došlo do sukoba usporedbom signala na mediju i poslanog signala

3181

p g j p g gNakon što otkrije sukob stanica prekida slanje poruke čak i ako je već poslala pola okvira porukeO i ć k đ l i k k ldquo j ć rdquo i l d biOni će također poslati kratke ldquoometajućerdquo signale da bi obavijestili sve stanice spojene na kanal da se dogodio sukob Nakon toga oni čekaju slučajno vrijeme (backoff) da kanal postane slobodan kako bi ponovo započeli prijenosOvaj protokol se naziva CSMACD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)Algoritam koji koristi CSMACD naziva se BinaryAlgoritam koji koristi CSMACD naziva se Binary Exponential Backoff Algorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

A B CA počinje prijenosC još čeka praznu mrežu

3281

A B CC počinje prijenos

3281

A B Csukob Nema još obavijesti od strane čvorova

A B CObavijest od strane C-a

A B Cupravo u trenutku sukoba nije obavješten

čvor B - C prenosi ometajući signal

B vidi ometajući signal ndash on odbija trenutni okvir ili paket

A također vidi ometajući signal ndash odbija trenutni okvir ili paket

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Konceptualni model CSMACD protokola

33813381

Period natjecanjaMinimalno vrijeme detekcije sukoba na medijusukoba na medijuτ - vrijeme propagacije između najudaljenijih stanica

Stanica ne može biti sigurna da šalje bez sukoba dok ne istekne vrijeme 2τPeriod natjecanja višekratnik vremena 2τSukobi u intervalu natjecanja mogu značajno narušiti performanse pogotovo ako je komunikacijski kabel dugačak i ako su okviri koji se šalju kratki

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff AlgorithmCSMA ž d t kti ti k b ć ž i 3481CSMA može ne samo detektirati sukob već može i obnoviti okvir (paket) iz njegaNakon što se dogodi sukob čvor mora čekati dok se

3481

g ometajući signal ne prenese u cijelosti prije retransmisije okvira koji su rezultirali sukobomAko čvor započne prijenos ponovo kada kanalAko čvor započne prijenos ponovo kada kanal postane slobodan drugi sukob će se dogoditi Da bi se izbjegli višestruki sukobi CSMACDzahtijeva da svaki čvor ldquokasnirdquo sa prijenosom nakon sukoba prije pokušaja retransmisijeAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio saAlgoritam koji koristi CSMA da bi zakasnio sa retransmisijom okvira nakon sukoba naziva se kako smo ranije naveli Binary Exponential Backoff AlgorithmAlgorithm

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CSMACD (Collision Detection)MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

Binary Exponential Backoff Algorithm3581

Nakon detekcije sukoba stanica čeka 0 ili 1 okvirAko ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja

3581

Ako ponovo dođe do sukoba odabire se vrijeme čekanja između 0 1 2 ili 3 okviraAko se sukob ponovi čeka između 0 i 23-1 okvira

10Najveće vrijeme čekanja je 210-1 (što odgovara 10 uzastopnih sukoba)Nakon 16 sukoba dojavljuje se greškaNakon 16 sukoba dojavljuje se greškaAlgoritam se adaptira s obzirom na broj stanica

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)Skraćeni Binary Exponential Backoff

P k š ji 0 3681Pokušaji = 0Broj pokušaja ograničiti na 16 i Backoff Limit na 10

DOK

3681

DOK (Okvir NIJE uspješno prenešen)

AND (Pokušaji lt Ogran pokušaja) K = Min (Pokušaji Backoff Limit)R = Slučajno (0 2k-1)kašnjenje = R trajanje okvirakašnjenje = R trajanje_okviraČekati (kašnjenje)Povećati Pokušaji

Kraj DOK

Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (Ovaj algoritam daje statističku nepristrasnost (fairness) u dijeljenju propusnog opsega

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

CSMACD (C lli i D t ti )MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)CSMACD (sumarno)

3781Sukobi se detektiraju za kratko vrijemeSukobljeni prijenosi se prekidaju reduciranje gubitka

3781

kanalaPerzistentna ili neperzistentna retransmisijaDetekcija sukobaDetekcija sukoba

jednostavna žičanim LAN-ovima mjerenje snage signala kompariranje prijenosa primanje signalag p j p j p j g teška u wireless LAN-ovima prijemnik zatvoren dok traje prijenos

Ljudska analogija učtivi sugovornik

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

MAC protokoli sa slučajnim pristupomCSMACD (Collision Detection)

38813881

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

63 MAC protokoli bez sukobaProtokol sa mapiranjem bitova

Jedan ldquoprozor sukobardquo podijeljen na bitove stanice koriste da najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju 3981najave da žele poslati poruku Nakon najave stanice šalju poruke po redoslijedu određenom prioritetima pa nema sukoba na mreži Naziva se još i ldquorezervacijski protokolrdquo

3981

Koje su prednosti i nedostaci ove metode Razmotrite slučaj velikog i malog opterećenja mrežemalog opterećenja mreže

Malo opterećenje ndash efikasnost d(d+N) d ndash broj bita okviraVeliko opterećenje ndash efikasnost d(d+1) preopterećenje 1 bit po okviruokviruBroj bitova ldquoprozora sukobardquo jednak broju stanica

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Bi db j jMAC protokoli bez sukobaBinarno odbrojavanje

U prozoru sukoba svaka stanica 4081U prozoru sukoba svaka stanica šalje svoj identifikacijski broj

Na mreži se nad njima izvodi

4081

Na mreži se nad njima izvodi operacija logičko ILI

Pojedina stanica prepoznaje da jePojedina stanica prepoznaje da je dobila pravo na slanje jer nijedna druga stanica nije imala veći identifikacijski brojj j

Efikasnost d(d+log2N) a može se povećati do 100 ako se ILI se po eća do 00 a o seoperacija provodi nad adresama predajnika počevši od bitova najviše važnosti

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

64 MAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Protokoli sa višepokušajnim pristupom dobro 4181funkcioniraju kod manjih opterećenja mreža (kada

je manja vjerojatnost sukoba)K d ćih t ć j b lj f k i i j

4181

Kod većih opterećenja bolje funkcioniraju protokoli bez sukobaProtokoli sa ograničenim sukobima koristeProtokoli sa ograničenim sukobima koriste prednosti obaju protokola

Stanice se podijele u grupe Odredi se da uStanice se podijele u grupe Odredi se da u vremenskom prozoru 0 mogu slati samo stanice iz grupe 0 u vremenskom prozoru 1 g p pstanice iz grupe 1 itdSmanjuje se mogućnost sukoba za svaku stanicu

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Di ičk dij lj j k lMAC protokoli sa ograničenim sukobomDinamičko dijeljenje kanala

Polling (glasanje) Token passing (predaja zaloga)4281

Master stanica (čvor) ldquopozivardquo slave stanice da šalju po reduPoruke ldquoRequest to Sendrdquo

Upravljanje prolazom zaloga od jednog do drugog čvora (slijedećeg u nizu)

4281

Poruke Request to Send ldquoClear to SendrdquoInteres

Poruka zalogaInteres

t k h dpolling overhead latentnostpojedinačna tačka prekida

token overhead latentnostpojedinačna tačka prekidapojedinačna tačka prekida

(master)pojedinačna tačka prekida(zalog)

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

R i i t k liMAC protokoli sa ograničenim sukobomRezervirani protokoli

Distribuirani Pollingij dij lj l t 4381vrijeme podijeljeno u slotove

počinje sa N kratkih rezerviranih slotovavrijeme rezerviranog slota jednako je propagacijskom

4381

j g j j p p g jkašnjenju od kraja do kraja kanalastanica sa porukom za slanje šalje rezervaciju

ij idi ih t irezervacija se vidi sa svih stanicanakon rezerviranih slotova prijenos poruka odvija se po prioritetu

rezervirani slotovi

paketpodataka

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

65 LAN tehnologijeSadržaj

AdresiranjeE h 4481EthernetHub preklopnikPPP

4481

PPP

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

651 MAC adresiranjeMAC adresa

32-bitna IP adresad ž l j 4581adresa mrežnog sloja

koristi se za predaju datagrama ciljnoj IP podmreži MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresa

4581

MAC (ili LAN ili fizička ili Ethernet) adresakoristi se za predaju datagrama od jednog sučelja do drugog fizički povezanog sučelja (ista mreža)48 bi MAC d ( ći LAN ) i ROM48-bitna MAC adresa (za većinu LAN-ova) upisana u ROM-u adaptera

Dodjeljivanje MAC adrese od strane IEEE administracijej j j jProizvođači kupuju dijelove MAC adresnog prostoraAnalogija

( ) MAC d lič b j ij l i j(a) MAC adresa slična broju socijalnog osiguranja(b) IP adresa slična poštanskoj adresi

MAC adresa - prenosivostMAC adresa prenosivostmože prenijeti LAN karticu sa jednog LAN-a na drugi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

LAN d i d tMAC adresiranjeLAN adresa i adapter

Svaki adapter na LAN-u ima jedinstvenu LAN adresu46814681

Broadcast adresa =FF-FF-FF-FF-FF-FF

1A-2F-BB-76-09-AD

= adapterLAN

(žičana ilib žič )

58-23-D7-FA-20-B071-65-F7-2B-08-53

bežična)

0C-C4-11-6F-E3-98

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

MAC adresiranjeARP Address Resolution Protocol

Pitanje kako odrediti 4781Svaki IP čvor (Host Router) na LAN-u ima ARP tabelu

Pitanje kako odreditiMAC adresu B-aznajući B-ovu IP adresu

4781

ARP Tabela IPMAC preslikavanje adresa za neke LAN čvorove

znajući B ovu IP adresu

237196778LAN čvorove

lt IP adresa MAC adresa TTLgtTTL (Time To Live)

1A-2F-BB-76-09-AD

237196723 237196714 ( )vrijeme nakon kojeg će preslikana adresa biti zaboravljena (tipično 2058-23-D7-FA-20-B0

LAN

zaboravljena (tipično 20 min)

58 23 D7 FA 20 B0

0C-C4-11-6F-E3-98237 196 7 88237196788

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

MAC adresiranjeARP protokol iste LAN mreže

A želi poslati datagram do B B MAC d ij

Par (IP MAC) adresa h j j j ARP 4881a B-ova MAC adresa nije u

ARP tabeliSlanje ARP ldquoupitnogrdquo paketa

pohranjuje se u njegovu ARP tabelu dok informacija ne zastari (times out)

4881

j p g p sadrži B-ovu IP adresu

Ciljna MAC adresaFF FF FF FF FF FF

meko stanje zastarjela informacija ide ldquodalekordquo dok se ne osvježi= FF-FF-FF-FF-FF-FF

sve stanice na LAN-u primaju ARP upit

se ne osvježiARP je ldquoplug-and-playrdquo

čvorovi kreiraju svoje ARP p j pB prima ARP paket odgovara A-u sa svojom (B-ov) MAC adresom

tabele bez intervencije od strane administratora

ov) MAC adresomOkvir poslan do A sadrži MAC adresu

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

652 Ethernet

ldquoDominantnardquo žičana LAN tehnologija Cijena $20 za 100Mbs 4981j $Prva najviše korištena LAN tehnologijaJednostavanija jeftinija od LAN-ova za zalogom i

4981

Jednostavanija jeftinija od LAN ova za zalogom i ATM-aBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 GbpsBrzine prijenosa u opsegu 10 Mbps ndash 10 Gbps

Metcalfersquos Ethernetsketch

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

St kt Eth t k iEthernetStruktura Ethernet okvira

Predajnik (adapter) sažima IP datagram (ili drugi paket mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081mrežnog sloja) u Ethernet okvir 5081

P b lPreambula7 bajta 10101010 iza kojih slijedi jedan bajt 10101011 (start of frame delimiter)koristi se za sinhronizaciju sata prijemnikaAdrese 6 bajta

išeodredišno slanje gr pi stanicavišeodredišno ndash slanje grupi stanica sveodredišno ndash (dest=sve jedinice) sve stanice u mreži

Type indicira protokol više razine (najviše IP može i Novell yp p ( j IPX i AppleTalk)CRC 4 bajta

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

K išt j CSMACDEthernetKorištenje CSMACD

Nema slotovaAdapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to 5181Adapter ne šalje ako opaža da neki drugi adapteri vrše prijenos to jest ldquocarrier senserdquoPrijenosni adapteri prekidaju prijenos kada osjeti da drugi adapter vrši prijenos detekcija sukoba

5181

vrši prijenos detekcija sukobaPrije pokušaja retransmisije adapter čeka slučajno vrijeme tjslučajni pristup (pokušaj)

Algoritam1 Adapter prima datagram od mrežnog sloja i kreira okvir2 Ako adapter osjeti da je kanal slobodan započinje slanje okvira Ako

osjeti da je kanal zauzet čeka dok kanal ne bude slobodan i nakon

Algoritam

toga započinje slanje3 Ako adapter šalje cijeli okvir bez detektiranja drugog prijenosa

adapter je ldquozavršio sa okviromrdquo4 Ako adapter detektira drugi prijenos dok je njegov prijenos u toku

prekida prijenos i šalje ometajući signal5 Nakon prekida adapter unosi exponential backoff nakon m-tog

sukoba adapter odabire K slučajno iz 012hellip2m-1 Adapter čeka K512 vremenski bita i vraća se na korak 2

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

10B T i 100B T Eth tEthernet10BaseT i 100BaseT Ethernet

10100 Mbps brzina kasnije nazvan ldquobrzi ethernetrdquoFizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricom 5281Fizička veza između uređaja ostvarena upletenom paricomStanice (čvorovi) povezani hub-om ldquozvijezda topologijardquo 100 m maksimalna udaljenost između stanica i hub-a

5281

upletena parica

adapter

up t na par ca

hubhub

Hubovi su obnavljači fizičkog slojabull Bitovi dolaze od jedne linije do drugih linija istom brzinombull Nema pohranjivanja okvirabull Nema pohranjivanja okvirabull Nema CSMACD na hub-u adapteri detektiraju sukobebull Osiguravaju funkcionalnost mrežnog menadžmenta

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Gbit Eth tEthernetGbit Ethernet

Koristi standardni Ethernet format okvira5381

Omogućuje tačka-tačka veze i dijeljenje broadcast kanala

5381

U modu dijeljenja koristi se CSMACD kratke udaljenosti između čvorova zahtijevaju se zbog efikasnostiKoristi hub-ove nazvane ldquoBuffered DistributorsrdquoDvosmjerni prijenos na 1 Gbps za tačka-tačka linije (veze)j ( )10 Gbps danas

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

653 Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Povezivanje hub-omldquoBackbonerdquo hub povezuje LAN segmente

5481Proširuje maksimalnu udaljenost između čvorova Domene pojedinačnih segmenata sukoba tvore jednu veliku domenu sukoba

5481

su obaNe može povezivati 10BaseT amp 100BaseT

hub

hub hub hubhub hub

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik PreklopnikUređaj podatkovnog sloja

5581pohranjuje i prosljeđuje Ethernet okvireIspituje zaglavlje okvira i selektivno usmjerava

5581

okvire na temelju njihovih MAC ciljnih (destinacijskih) adresak d j k i lij đ t k i tikada je okvir proslijeđen na segment koristi CSMACD za pristup segmentu

TransparentanTransparentanstanice nisu ldquosvjesnerdquo prisustva preklopnika

Pl d l č ćiPlug-and-play samoučećipreklopnici ne trebaju biti konfigurirani

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

P kl ik lj đi jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash prosljeđivanje

preklopnik5681

12 3

5681

hub hubhub

bull Kako odrediti na koji LAN segment poslati (proslijediti) okvirbull Slično problemu rutiranja

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

P kl ik č jMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik - samoučenje

Preklopnik ima tabelu preklapanja5781

Pristup tabeli preklapanja (MAC Address Interface Time Stamp)

5781

( p)pristup tabeli može biti otežan (TTL može biti60 min) )

Preklopnik uči koje stanice mogu biti dostupne i kroz koja sučeljaj j

kada se okvir primi preklopnik ldquoučirdquo lokacijupredajnika dolazeći LAN segmentp j gpohranjuje se par predajniklokacija u tabelu preklapanjapreklapanja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash filtriranjeprosljeđivanje

Kada preklopnik primi okvir 5881Kada preklopnik primi okvir

index switch table using MAC dest address

5881

index switch table using MAC dest addressif entry found for destination

thenif dest on segment from which frame arrived

then drop the framel f d th f i t f i di t delse forward the frame on interface indicated

else floodelse flood

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da C šalje okvir D-u

5981

preklopnik adresa sučeljeA 11

2 3

5981

hub hub hubA

BEG

123

2 3

hubA

B CD

EF G H

I

Preklopnik prima okvir od C-aprovjeriti u tabeli da je C na sučelju 1

C E H

provjeriti u tabeli da je C na sučelju 1budući da D nije u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir u sučelja 2 i 3suče ja 3

D prima okvir

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

P i j kl ikMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Primjer preklopnikaPretpostavimo da D vraća nazad okvir C-u

6081

switchaddress interface

AB

11

6081

hub hub hubA

BEGC

1231

B CD

EF G H

I C 1

Preklopnik prima okvir od D-a

E

provjeriti u tabeli da je D na sučelju 2budući da je C u tabeli preklopnik prosljeđuje okvir samo sučelju 1samo sučelju 1C prima okvir

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

P kl ik i l ij tMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash izolacija prometa

Preklopnik dijeli podmrežu u LAN segmentePreklopnik filtrira pakete 6181Preklopnik filtrira pakete

okviri istih LAN segmenta obično se ne prosljeđuju drugim LAN segmentima

6181

segmenti bivaju odvojeni domenama sukoba

preklopnik

domenak b

hub hub hub

sukoba

domena sukoba domena sukoba

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Preklopnik iše s čeljaMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash više sučelja

Preklopnik sa više sučelja 6281p jStanice direktno povezane na preklopnikN k b d j i ij A

6281

Nema sukoba dvosmjerni prijenosPreklapanje A-to-Arsquo i B-to-Brsquo istovremeno

bez sukoba

A

BCrsquo

ldquocut-throughrdquo preklapanje okvir proslijeđen od ulaznog do izlaznog porta bez prethodne kolekcije p kl pnikporta bez prethodne kolekcije cjelokupnog okvira

lagana redukcija latentnosti

preklopnik

Ckombinacija dijeljenjaposvećivanja (shared dedicated) 101001000 Mbps sučelja ArsquoBrsquo

C

sučelja

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

P kl ik i tit i l žMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash institucionalna mreža

6381

Prema vanjskojži

mail server

6381

kl ik

mrežiusmjerivač web server

preklopnik

IP podmreža

hub hubhub

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

P kl ik db j i čMeđupovezivanje ndash hub i preklopnik Preklopnik ndash usporedba sa usmjerivačem

Oba uređaja pohranjuju i prosljeđuju podatke6481usmjerivači uređaji mrežnog sloja (ispituje zaglavlja

mrežnog sloja)preklopnici su uređaji podatkovnog sloja

6481

preklopnici su uređaji podatkovnog slojaUsmjerivači održavaju tabele usmjeravanja (rutiranja) implementiraju algoritme rutiranjaPreklopnici održavaju tabele preklapanja implementiraju filtriranje algoritme učenja

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Međupovezivanje ndash hub i preklopnik Usporedba preklopnika hub-a i usmjerivača

6581

hubs routers switches 6581

traffic isolation

no yes yes isolation plug amp play yes no yes

optimal ti

no yes no routing cut yes no yes through

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Međupovezivanje u OSI modelu ndash pregled

66816681

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

654 PPP upravljanjePPP (point-to-point protocol) logičko upravljanje

Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza 6781Jedan predajnik jedan prijemnik jedna veza jednostavnije od broadcast veze

nema MAC-a

6781

nema potrebe za ekplicitnim MAC adresiranjemnpr dialup veza ISDN veza

Popularni point-to-point DLC protokoliPPP (point-to-point protokol) ndash znakovno orijentiranHDLC High level data link control (veza podataka koja se koristi promatra se kao ldquovisoki slojrdquo u slogukoja se koristi promatra se kao visoki sloj u slogu protokola ndash bitovno orijentiran)

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

Internet virtualizirana mreža655 Virtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Virtualizacija resursa moćna apstrakcija u sistemskom inženjeringuPrimjeri virtualna memorija virtualni uređaji 6881j j j

virtualne mašine npr javaIBM VM os iz 1960-tih odnosno 70-tih

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom

6881

Apstrakcija slojeva ne bavi se detaljima niskog sloja već samo njegovom apstrakcijom

1974 mnoštvo nepovezanih mrežaARPAnet

hellip razlikuju se unačinu adresiranjaARPAnet

podaci prenošeni preko kablovskih mrežapaketna satelitska mreža (Aloha)

načinu adresiranjaformatima paketaispravljanju greški

radio paketna mreža usmjerivanju (rutiranju)

ARPAnet satelitska mreža

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

I i li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Internetwork (međumrežje) sloj(IP)

Pristupnik (gateway) ldquo đ i đ ž i k ti 6981(IP)

adresiranje međumrežje se pojavljuje kao pojedinačan uniformni entitet uprkos

ldquougrađeni međumrežni paketi u lokalni paketni formatrdquorutiranje (na međumrežnojrazini) do slijedećeg

6981

pheterogenosti lokalne mrežemreža mreža

razini) do slijedećeg pristupnika

pristupnik

ARPAnet satelitska mreža

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

I t t i t li i žVirtualizacija mrežaInternet ndash virtualizirana mreža

Šta je virtualizacija7081

dva sloja adresiranja međumrežni i lokalna mrežanovi sloj (IP) čini homogenim sve na

7081

međumrežnom slojutehnologija temeljne lokalne mreže

kabelsatelit56K modemdanas ATM MPLS

hellip ldquonevidljivostrdquo na međumrežnom sloju Izgleda kao tehnologija podatkovnog sloja na IP-u

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

656 ATM i MPLSUsporedba

ATM i MPLS i ž 7181ATM i MPLS su separirane mreže različiti modeli usluga adresiranja rutiranja izInterneta

7181

InternetaSa tačke pogleda Interneta izgledaju kao logičkim vezama povezani IP usmjerivačivezama povezani IP usmjerivači

kao što je dial-up veza stvarni dio separirane mreže (telefonska mreža)mreže (telefonska mreža)

ATM MPLS tehnički interesantne u svojoj strukturi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

MPLSMPLS (Multi-Protocol Label Switching)

Početni cilj ubrzati IP prosljeđivanje 7281

korištenjem fiksne duljine oznake (umjesto IP adrese)

7281

ideja preuzeta iz VC (Virtual Circuit) pristupaali IP datagram i dalje zadržava IP adresu

PPP ili Ethernet l lj

IP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog slojaMPLS zaglavljezaglavljeIP zaglavlje ostatak okvira podatkovnog sloja MPLS zaglavlje

oznaka (label) Exp S TTL

20 3 1 5

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

MPLS j i čiMPLSMPLS usmjerivači

Label-switched usmjerivač7381Prosljeđuje pakete prema otvorenim sučeljima na

temelju odgovarajućih vrijednosti oznaka (labela)(ne ispituje se IP adresa)

7381

(ne ispituje se IP adresa)MPLS tabela prosljeđivanja razlikuje se od IP tabele

Potreban signalni protokol za postavljanje prosljeđivanja

RSVP-TEProsljeđivanje moguće duž staza koje nisu dostupne IP (npr source specific rutiranje) dostupne IP (npr source-specific rutiranje) koristi MPLS za upravljanje prometom

Mora koegzistirati sa IP usmjerivačimaMora koegzistirati sa IP usmjerivačima

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

MP S b l lj đi jMPLSMPLS tabela prosljeđivanja

in out outl b l l b l d t i t f 7481

in out outlabel label dest interface

label label dest interface

10 A 012 D 0

7481

10 6 A 112 9 D 0

8 A 1

DR3R4

100

R6

1R3R4

R50 A0

R1R2 in out outlabel label dest interface

6 - A 0in out out

label label dest interface

8 6 A 0

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

ATM (A h T f M d )ATMATM (Asynchronous Transfer Mode)

1990-tih2000-tih standard za veoma brze7581(155Mbps do 622 Mbps i više) Broadband ISDN

(Integrated Service Digital Network) arhitektureCilj i ij č ih id i d k ih i

7581

Cilj integracija zvučnihvideo i podatkovnih zapisavremenskiQoS zahtjevi za zvuk video ( t I t t d l )(nasuprot Internet modelu)ldquoslijedeća generacijardquo telefonije

k t it hi (fik d lji k tpacket-switching (fiksna duljina paketa nazvanih ldquoćelijerdquo) koriste virtualne krugove

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

ATMATM arhitektura

76817681

adaptacijski sloj predstavlja sami rub ATM mrežep j j p jsegmentacijaponovno skupljanje podatakagruba analogija sa Internet transportnim slojem

ATM sloj ldquomrežnirdquo slojpreklapanje ćelija usmjerivanje

fizički sloj

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

ATM ž ili l jATMATM ndash mreža ili sloj

VizijaT t k j 7781Transport sa kraja-na-kraj ldquoATM sa desktopana desktoprdquo

ATM

IPmreža

7781

ATM je mrežna tehnologija

Realnost

ATMmreža

RealnostKoristi se za povezivanje IP backbone usmjerivačaldquoIP preko ATMrdquoATM kao preklopnik podatkovnog slojapodatkovnog sloja povezujući IP usmjerivače

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

ATM Adaptation Layer (AAL) ldquoadaptirardquo gornje slojeve(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispod 7881(IP ili izvorne ATM aplikacije) na ATM sloj ispodAAL prisutan samo u krajnjim sistemima ne u preklopnicima

7881

p pAAL segment sloja (zaglavljedodatna polja podaci) fragmentiran kroz više ATM ćelijaAnalogija TCP segment u mnogim IP paketima

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

ATM d t ij ki l jATMATM adaptacijski sloj

Različite verzije AAL slojeva ovisno o ATM klasi 7981usluga

AAL1 za CBR (Constant Bit Rate) usluge npr emulacija kruga

7981

krugaAAL2 za VBR (Variable Bit Rate) usluge npr MPEG videoAAL5 za podatke npr IP datagramiAAL5 za podatke npr IP datagrami

Korisnički podaci

AAL PDU

ATM ćelija

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

ATMATM slojUsluga transport ćelija kroz ATM mrežu

Analogno sa IP mrežnim slojem 8081Analogno sa IP mrežnim slojemVeoma različite usluge u odnosu na IP mrežni sloj

8081

NetworkArchitecture

ServiceModel Bandwidth Loss Order Timing

Congestionfeedback

Guarantees

Internet best effort none no no no no (inferredvia loss)

ATM

ATM

CBR

VBR

constantrateguaranteed

yes

yes

yes

yes

yes

yes

nocongestionno

ATM ABR

grateguaranteed minimum

y

no

y

yes

y

nocongestionyes

ATM UBRminimumnone no yes no no

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi

ATM l j i t l i k iATMATM sloj ndash virtualni krugovi

VC transport ćelije prolaze kroz VC od izvora do ciljapostavljanje ćelije ldquoporušitirdquo svaku ćeliju prije nego 8181postavljanje ćelije porušiti svaku ćeliju prije nego počne protok podatakasvaki paket nosi VC identifikator (ne ciljni (destination)

8181

p ( j ( )ID)svaki preklopnik na izvor-cilj stazi održava ldquostanjerdquo za

k k k ij lsvaku konekciju prolazaveza resursi preklopnika (propusni opseg spremnici (buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u(buffers)) mogu biti dodijeljeni VC-u

Permanenti VC-ovi (PVC-ovi)duge trajne konekcijeduge trajne konekcijetipično ldquopermanentnordquo usmjerivanje između IP usmjerivača

Preklapanje VC-ova (SVC)Dinamičko postavljanje na ldquopo pozivurdquo osnovi