1. William Stallings Data and Computer Communications
Capitolul 10
Comutarea Pachetelor

2. 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

3. 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

4. Utilizarea Pachetelor

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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

10. Dim.Pachet

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

12. Event Timing

13. 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

14. 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

15. 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

16. External Virtual Circuit and Datagram Operation

17. Internal Virtual Circuit and Datagram Operation

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

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

20. Costing of Routes

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

22. 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

23. Strategii de Rutare
Fixă
Inundare
Aleatoare
Adaptivă

24. 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

25. Tabele de Rutare Fixe

26. 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.

27. Inundare Exemplu

28. 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)

29. 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

30. 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

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

32. 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

33. Isolated Adaptive Routing

34. 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

35. 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

36. 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