Přenos dat, počítačové sítě a protokoly

switch

• Ztráta
• Ztráta fragmentovaných dat
• Duplikace
• Vložení
• Změna pořadí

• Go-Back-N
• Selektivní znovu zaslání
• SMART

2ⁿ > (2MPL¹⁾ + T²⁾ + A³⁾) · R

R = 2 Mbps / 40 B = 6250 s

2³²⁴⁾ = (2MPL + 0.5 + 0.5) · 6250
2³² = (2MPL + 1) · 6250
2³² = 12500MPL + 6250
MPL = (2³² - 6250) / 12500
MPL = 343597 s

• Go-Back-N: Při detekci ztráty paketu se znovu zasílá celé chybykontrolující okno (všechny pakety, které se v něm nacházely).
• Selektivní znovu zasílání: Pomocí bitové masky dává příjemce odesilateli vědět, které pakety z aktivního chyby-kontrolujícího okna dorazily v pořádku a které nikoli. Zasílány jsou jen ty pakety, které se ztratily.

<funous> jinak to s tim NACKem je trap, ze?
<funous> v go-back-n se posila ack, v selektivnim se posila kumulativni ack

• One-to-Many: 1 zdroj, >1 cíl (VoIP, VoD)
• Many-to-Many: >1 zdroj, >1 cíl (distribuované výpočty)
• Many-to-One: >1 zdroj, 1 cíl (aplikace ve finančnictví/pojišťovnictví hromadný sběr dat)

Adresy třídy D (224.0.0.0/4)

První tři oktety 01:00:5E

IP adresy se stejnými 23⁵⁾ bity se mapují na stejnou MAC adresu.

IGMP messages are carried in bare IP packets with IP protocol number 2. There is no transport layer used with IGMP messaging.⁶⁾

Port naní protokol! Buď je to chyták, nebo překlep.

Membership Query podle adresy rozdělen na General Query (Group Address nastaveno na 0.0.0.0) a Group-Specific Query.

Upon receipt of the Leave Group message, the router sends a series of group-specific queries for the host group. If no host responds to the group-specific queries, the router determines that there are no more members of that host group on that particular subnet and removes the entry from the IGMP interface group table.⁷⁾

Broadcast

router = server, switch = klient

1. OSPF
2. EIGRP
3. IS-IS

1. MOSPF
2. DVMRP
3. PIM
4. M-BGP

Shortest path tree

Acyklický spojitý faktor grafu s nezáporně ohodnocenými hranami, kde cesta mezi kořenovým uzlem a všemi ostatními uzly je nejmenší možná. Abstraktní stromová struktura, kde mezi dvěma body existuje jediná, a to nejkratší cesta.

Dijkstrův algoritmus / Floyd-Warshallův algoritmu

• (S, G) – source trees/zdrojové stromy
  • Pro každý zdroj multicastového provozu je vybudováván SPT ke všem jeho příjemcům se zdrojem jakožto kořenem stromu.
  • Nejkratší cesta = nejmenší zpoždění.
  • Paměťově náročné – pro každý zdroj vlastní strom
• (*, G) shared trees (sdílené stromy)
  • Existence nějakého společného bodu (tzv. rendezvous pointu RP) v topologii sdružujícího provoz od zdrojů multicastu, od kterého (jakožto kořene) je pak vybudován SPT k příjemcům.
  • Suboptimální cesta může být příčinou zpoždění
  • Lépe škáluje provoz od více stejných zdrojů
  • Paměťově méně náročné

Počet hopů

Reverse path forwarding

Princip zajišťující, že se při směrování multicastu eliminují smyčky.

1. Zdroj dat multicastové skupiny je ověřen vůči unicastové směrovací tabulce
2. Zjistí se, jestli rozhraní leží ve směru zdroje dané multicastové skupiny, jestli:
   • ANO – rozhraní je označeno jako „Incoming“ nebo „RPF“
   • NE – rozhraní není nijak označeno nebo jako „non-RPF“
3. Směrování multicastového paketu je pak rozhodnuto podle označení rozhraní, ze kterého přišel, jestli:
   • „RPF“ rozhraní – paket je směrován dál
   • „non-RPF“ rozhraní – paket je zahozen

• Hello – PIM-DM uses Hello messages to detect other PIM routers. Hello messages are sent periodically on each PIM enabled interface.
• Prune, Join, Graft – Prune messages are sent toward the upstream neighbor for S to indicate that traffic from S addressed to group G is not desired. In the case of downstream routers A and B, where A wishes to continue receiving data and B does not, A will send a Join in response to B's Prune to override the Prune. This is the only situation in PIM-DM in which a Join message is used. Finally, a Graft message is used to re-join a previously pruned branch to the delivery tree.

RFC 3973

• Dense (hustý) mód
  • Pracuje inkluzívním přístupem.
  • Pravidelně zaplavuje celou síť multicastovým provozem, přičemž ty části stromu, na kterých nejsou žádní odběratelé, explicitně kořen upozorňují, aby jim nic nezasílal.
  • Každé 3 minuty.
  • Používá jen (S, G) stromy, které jsou budovány od zdroje až k příjemcům.
  • Vhodný do topologií s jedním zdrojem multicastu.
• Sparse (řídký) mód
  • Pracuje exkluzivním přístupem.
  • Strom je budován podle poptávky příjemců, kteří kořen explicitně upozorňují, že mají zájem odebírat data z nějaké multicastové skupiny.
  • Pracuje s oběma typy distribučních stromů:
    • Zdrojové stromy jsou budovány od zdrojů k RP⁸⁾.
    • Sdílené stromy pak od RP k příjemcům.
  • Používáme v topologiích s více zdroji multicastu.
  • PIM-SM nefunguje, pokud všichni neznají RP!!!

Rendezvous point

Směrování a přeposílání paketů.

• Síťové rozhraní (network interface)
• Přepínací modul FE (forwarding engine)
• Správa front (queue manager)
• Správa provozu (traffic manager)
• Propojovací deska, sběrnice (backplane)
• Procesor pro směrování (route control processor)

• Datová struktura obsahující informace o zpracovávaném paketu.
• Vytvořena při vstupu paketu do zařízení.
• Informace se postupně doplňují.
• Paket uložen během zpracování v paměti.
• Mezi moduly předáván kontext paketu.
• Po vyplnění směrovacích informací v kontextu paketu je paket přenesen ze vstupního bufferu do výstupního bufferu.

• Ingress interface number
• Ingress interface type
• Ingress L2 information
  • Source MAC address
  • Dest. MAC address
• L3 information
  • Source IP address
  • Dest. IP address
  • Protocol type
  • DSCP (QoS)
  • Dest. port (TCP/UDP)
  • Source port (TCP/UDP)

• sdílená (shared) – pouze jedna cesta v čase
• přepínaná (switched) – umožňuje paralelní přenos

• Architektura podobná klasickým počítačům
  • Procesor s pamětí
    • Implementace fukčních modulů: přepojovací modul FE, správce front, správce provozu, zpracování L2/L3, směrování, správa a monitorování
  • Přídavné karty propojené sdílenou sběrnicí (backplane)
    • Sdílejí procesor i sběrnici
  • Nízký výkon – použití pro menší sítě
  • Propustnost < 0.5 Gb/s

• Paralelní zpracování paketů
  • Může docházet k přeskládání paketů
  • Přeskládání způsobuje zpomalení TCP spojení
• Řešení přeskládání
  • Každý tok zpracován ve stejném modulu FE
• Rozšiřitelná architektura
  • Lze přidávat moduly FE
• Slabým místem sdílená sběrnice (shared backplane)
  • Možné nahradit přepínanou sběrnicí (switched backplane)
• Propustnost < 5 Gb/s

• Oddělení procesu směrování a přeposílání
  • Směrování probíhá na obecném procesoru
  • Při aktualizaci směrovací tabulky se změny přenesou i do přepínací tabulky
• Propustnost směrovače až 640 Gbps
• Rozšiřování omezeno počtem slotů pro síťové moduly
• Páteřní přepínače
  • Velký počet portů pro připojené sítě
  • Rychlost optických sítí i 2.4 Gbps (OC-48)

• Několik směrovačů připojených k centrálnímu přepínači
• Síťové moduly umístěny ve více chassis
  • Centrální přepínač
  • Propojení pomocí vysokorychlostních optických linek
• Klastr se chová se jako jeden směrovač
  • Přepínání paketů probíhá mezi síťovými moduly v různých chassis
• Důraz na redundanci a zálohování
  • Záložní přepínač (single point of failure)

• Zpracování hlavičky IP
• Přeposlání paketu
• Klasifikace paketu
• Uložení do front, plánování

• Zpracování ARP
• Fragmentace a defragmentace
• Pokročilé zpracování IP paketu
• Správa a monitorování sítě – SNMP
• Zpracování směrovacích paketů keep-alive
• Aktualizace směrovacích informací

• Jednotka FE přemístěna na síťovou kartu
• Každý funkční modul implementován v hardware
  • Specializované technologie ASIC a FPGA
  • Propojení hw komponent rychlými sběrnicemi
• Zpracování paketů přesunuto do síťového modulu

1. Příchod paketu – přerušení CPU
2. Přenesení paketu do paměti po sdílené sběrnici (backplane)
3. Zpracování L2/L3 hlaviček v procesoru
4. Určení výstupního rozhraní ve FE
5. Paket zařazen do fronty správcem front
6. Paket zpracován správou provozu
7. Paket přenesen z paměti na výstupní rozhraní a odeslán

1. Po příchodu paketu zpracovány hlavičky a vytvořen kontext
2. Paket uložen do paměti na síťovém modulu
3. Kontext a IP hlavička přenesy a zpracovány v modulu FE
   • Použití přepínací sběrnici (forwarding backplane)
   • IP hlavička použita ke směrování
   • Nalezené informace uloženy do kontextu
4. Informace poslány zpět na vstupní síťový modul
5. Paket předán sdílenou sběrnící výstupnímu síťovému modulu
6. Paket uložen správcem fronty do paměti
7. Po zpracování správcem provozu odeslán na výstup

1. Paket vstoupí do síťového modulu, zpracování hlaviček L2/L3
2. Paket uložen do paměti, kontext poslán jednotce FE
3. Přepínací modul FE určí výstupní rozhraní
   • Provede se klasifikace paketu – stanovení třídy provozu
   • Třída provozu uložena v kontextu paketu
4. Paket přenesen do paměti výstupního síťového modulu
5. Paket naplánován k odeslání správcem provozu
6. Přidání výstupních hlaviček, paket odeslán