William Stallings Data and Computer Communications Capitolul 10 Comutarea Pachetelor

Principii Comutarea circuitelor proiectată pt. voce Resurse dedicate unui anumit apel Mult timp o conex. de date este neutilizată Rata de date este fixă Ambele capete trebuie să lucreze la aceaşi viteză

Principii de Funcţionare Datele transmise în pachete mici Tipic 1000 de octeţi Mesaje mai lungi fragmentate în serii de pachete Fiecare pachet conţine date şi info de ctrl. Informaţia de control Routare, adrese, etc. Pachetele sunt recepţionate, memorate perioada scurta de timp şi trimise la nodul următor Store and forward

Utilizarea Pachetelor

Avantaje Eficienţa utilizării unei linii O leg. între noduri împărţită de multe pachete în timp Pachetele puse în aşteptare şi trimise cât mai repede Conversia ratei de date Fiecare staţie se conectează la nodul local cu viteza proprie Nodurile pot memora temporar datele pt. egalizarea ratelor Pachetele sunt acceptate chiar dacă reţeaua este ocupată Transmiterea lor poate fi încetinită Se pot defini şi utiliza priorităţi

Tehnici de comutare Staţiile sparg mesajele lungi în pachete Pachetele sunt trimise reţelei pe rând, individual Pachetele sunt tratate în două moduri: Datagramă Circuit Virtual

Datagramă Fiecare pachet tratat independent Pachetele pot ajunge pe orice cale Pachetele pot ajunge în dezordine Pachetele pot fi pierdute Receptorul trebuie să le ordoneze şi să recupereze pachetele pierdute

Circuit Virtual Se stabileşte o rută înainte de trimiterea oricărui pachet Pachete de cerere şi acceptare conexiune stabilesc conexiunea (handshake) Fiecare pachet conţine un identificator de circuit virtual în loc de adresă Nu este necesară decizie de rutare pt. fiecare pachet Cerere ştergere pt. desfiinţarea circuitului virtual Nu există cale dedicată

Circuit Virtual v Datagramă Reţeaua poate furniza numerotarea şi ctrl. erorilor Pachetele sunt transmise în noduri mai repede Nu se ia decizie de rutare Mai puţin fiabil Pierderea unui nod, se pierd toate circuitele prin el Datagramă Fără fază de stabilire Mai eficient la puţine pachete Mai flexibil Se poate folosi rutare dinamică pt. a ocoli părţi congestionate ale reţelei

Dim.Pachet

Comutare Circuite v Pachete Performanţă Întârziere Timp de Transmisie Întîrziere în Nod

Event Timing

Operaţiuni Externe şi Interne datagrame sau circuite virtuale Interfaţa dintre staţie şi nod reţea Orientat pe conexiune Staţia solicită conexiune logică (circuitvirtual) Pachetele identificate aparţinând conexiunii, numerotate secvenţial Reţeaua livrează pachetele în secvenţă Serviciu de circuit virtual extern ex. X.25 Diferit de operare circuit virtual intern Fără conexiune Pachetele tratate independent serviciu de datagramă externă Diferit de operare datagramă internă

Combinaţii (1) External virtual circuit, internal virtual circuit Cale dedicată prin reţea External virtual circuit, internal datagram Reţeaua tratează fiecare pachet individual Pachete diferite ale acel. CV pot urma căi diferite Reţeaua memorează şi reordonează pachetele la nodul destinaţie

Combinaţii (2) External datagram, internal datagram Pachetele tratate independent de reţea ţi utilizator External datagram, internal virtual circuit Utilizator extern nu simte conexiunile Utilizator extern trimite câte un pachet pe rând Reţeaua face setarea conexiunilor

External Virtual Circuit and Datagram Operation

Internal Virtual Circuit and Datagram Operation

Rutarea Aspect crucial al reţelelor de comutare pachete (IP) Cerinţe necesare Corectitudine Simplitate Robusteţe Stabilitate Echitate Optimitate Eficienţă

Criterii de selectare a rutelor Utilizate pt. Selectia cailor Minimum de hopuri Cost minim See Stallings appendix 10A for routing algorithms

Costing of Routes

Locul şi Momentul Deciziei Fiecare Pachet La iniţializarea Circuitului Virtual Locul Distribuit Se face în fiecare nod Centralizat Sursă

Sursa de Informaţii şi Temporizarea Actualizării Decizia de Rutare se bazează pe inform. din reţea (nu întotdeauna) Rutare distribuită Nodurile util. informaţii colectate local Pot colecta info de la noduri adiacente Pot colecta de la toate nodurile de pe o rută Routare centralizată Colectează info. de la toate nodurile Temporizarea actualizării La ce momente se face actualizarea info de rutare Fixă – nu se fac actualizări Adaptiv – actualizare regulată

Strategii de Rutare Fixă Inundare Aleatoare Adaptivă

Rutare Fixă O singură cale pt. fiecare pereche sursă destinaţie Rutele sunt determinate printr-un alg. de cost minim Rute fixe, până la schimbarea topologiei reţelei

Tabele de Rutare Fixe

Inundare Nu sunt necesare info despre reţea Pachetul trimis la toţi vecini Sau la toţi în afară de unde a venit Un număr de copii ajung ajung după un timp la destinaţie Fiecare pachet are un număr unic, duplicatele se ignoră Nodurile pot reţine ident. pachetelor pentru a nu le ruta din nou Se poate defini un timp de viaţă a pach.

Inundare Exemplu

Proprietăţi ale Inundării TOATE rutele posibile sunt încercate foarte robust Cel puţin un pachet va ajunge pe calea de cost minim Se poate folosi pt stabilirea unui circuit virtual Toate nodurile sunt atinse Util pt. distribuirea de informaţii (ex. rutare)

Rutare Aleatoare Nodul selectează o cale de ieşire pt. transm. unui pachet primit Selecţia poate fi aleatoare sau round robin Se pot utiliza şi probabilităţi Nu sunt necesare info. despre reţea Ruta nu este în general optimă Trafic inutil mai mic ca la inundare

Rutare Adaptivă cel mai des utilizată Decizia de rutare se adaptează condiţiilor din reţea Defecte de linie sau noduri Congestie Necesită info despre reţea Decizia este mai complexă Compromis între calitatea reţelei şi overhead Reacţie prea rapidă produce oscilaţii Prea încet pentru a fi relevant

Rutare Adaptivă – Avantaje Creşterea performanţei Ajută la controlul congestiei (Capitolul 12) Sistem Complex Poate să nu ajungă la beneficiile teoretice

Clasificare Sursa de informaţii Locală (izolat) Noduri adiacente Cale prin ieşirea cu coada cea mai scurtă Poate conţine un bias pt. fiecare destinaţie Utilizat rar – nu util. info despre reţea ce se pot obţine uşor Noduri adiacente Toate nodurile

Isolated Adaptive Routing

ARPANET Strategii de Rutare (1) Prima generaţie 1969 Adaptivă distribuită Întîrzierea estimată ca criteriu de cost, performanţă Bellman-Ford Nodurile schimbă vectori de întârz. cu vecinii Se actualiz. tabele de rutare cu info primite Nu se ia în calcul viteza liniei doar dim cozii de aşt. Dim cozii improprie pt evaluarea întârzierii Răspunde încet la congestie

ARPANET Strategii de Rutare (2) A doua generaţie 1979 Util. întârzierea ca crit. de performanţă Întârzierea măsurată direct Uses Dijkstra’s algorithm Bun la sarcină mica şi medie La încărcări mari corelaţie mică între întârz. raportată şi cea reală

ARPANET Strategii de Rutare (3) A trei Generaţie 1987 Calculul Costului unui link schimbat Se măsoară întârz. medie pe 10 sec. Se normalizează bazat pe valoarea curentă şi cele anterioare