Commutazione di pacchetto

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1 Commutazione di pacchetto

2 Tecniche di commutazione Le principali sono: Commutazione di circuito Rete telefonica Commutazione di pacchetto Servizio datagram Servizio orientato alla connessione Esempi di reti: X.25, Frame Relay, ATM (commutazione di celle)

3 Reti scalabili Switch: smista pacchetti da una porta di entrata ad una di uscita, selezionata in base ad indirizzo contenuto in intestazione Consente di costruire reti che coprono aree geografiche estese Consente di costruire reti con un grande numero di nodi Consente di aggiungere nuovi nodi senza influenzare le prestazioni dei nodi già esistenti

4 Datagrammi Idea di base: ogni pacchetto deve contenere le info sufficienti per decidere come inviarlo a destinazione Caratteristiche: Nessuna fase di configurazione Ogni pacchetto inviato indipendentemente Ogni switch mantiene una tabella di smistamento

5 Esempio Host D Host C Switch Host E 2 Switch 2 1 Host F destinazione A B porta output C 3 Host A D 3 E 2 F 1 Host G 0 Switch Host B G H Host H

6 Consegna fuori sequenza

7 Perdita di un datagramma

8 Duplicazione di un datagramma

9 Commutazione di circuito virtuale Fasi: Configurazione di connessione virtuale (VC) Stabilire stato di connessione in ciascuno switch sul percorso sorgente-destinazione Trasferimento dati Chiusura della connessione Caratteristiche: Pacchetti successivi seguono lo stesso circuito Ogni switch mantiene una tabella del circuito virtuale Riga di tabella: porta input-vci input-porta output-vci output

10 Esempio 0 Switch Switch 2 1 Host A 7 0 Switch Host B

11 Configurazioni dello stato di connessione: Circuito virtuale permanente (PVC) Amministratore di rete Circuito virtuale commutato (SVC) Un host invia un msg di configurazione (signalling)

12 Circuito virtuale vs Datagrammi Circuito virtuale: Generalmente aspetta un intero RTT per configurare la connessione prima di inviare il primo pacchetto dati La richiesta di connessione contiene l intero indirizzo di destinazione, ma ogni pacchetto dati contiene solo un piccolo identificatore, e quindi un header più piccolo Se uno switch o un collegamento si rovinano, la connessione viene interrotta e bisogna aprirne una nuova Configurazione di connessione dà opportunità di riservare le risorse

13 Datagrammi: No RTT di attesa per configurazione: dati inviati subito Nodo sorgente non sa se la rete può consegnare un pacchetto o se il nodo destinazione è attivo Poiché i pacchetti sono indipendenti, si possono evitare collegamenti o nodi mal funzionanti Ogni pacchetto deve contenere l indirizzo completo di destinazione, quindi l header è più grande.

14 Smistamento da sorgente Indirizzo contiene la sequenza di porte nel cammino dalla sorgente alla destinazione nodo A nodo B

15 Implementazione Mediante calcolatori di uso generale bus I/O CPU interfaccia 1 interfaccia 2 Memoria principale interfaccia 3

16 Prestazioni Larghezza di banda cumulativa 1/2 della larghezza di banda del bus I/O capacità condivisa tra tutti i nodi collegati allo switch esempio: bus 800Mbps può reggere 8 porte T3 Pacchetti al secondo capace di smistare pacchetti piccoli pacchetti al secondo è un valore normale esempio: 64-byte pacchetti implica 51.2Mbps

17 LAN estese Reti locali (LAN) hanno limiti fisici (ad esempio, 1500m per Ethernet) Connettere due o più LAN con un bridge strategia accetta-e-invia connessione di secondo livello (non aggiunge intestazione al pacchetto) Insieme di LAN connesse da bridge formano una LAN estesa

18 Principi base Non inviare se non necessario nodi dalla stessa parte del bridge A B C 1 bridge 2 X Y Z Mantenere tabella di invio imparare elementi tabella con indirizzi nodi sorgente tabella per ottimizzare: non serve sia completa Nodo A B C X Y Z Porta

19 Albero ricoprente (Spanning tree) LAN estese talvolta hanno cicli più di un amministratore ridondanza Bridge eseguono algoritmo distribuito per calcolo di albero ricoprente sottografo che contiene tutti i nodi ma non cicli bridge selezionano le porte attraverso cui inviare i frame sviluppato da Radia Perlman alla DEC incluso nella specifica IEEE 802.1, migliorato nel 2001 e nel 2004 [IEEE 802.1D] (Rapid spanning tree)

20 Esempio C A B3 B5 B7 B K E B2 D F B1 G H I B6 B4 J

21 Algoritmo dell albero ricoprente Ogni bridge ha un identificatore unico Radice = bridge con identificatore minimo Per ogni LAN, seleziona bridge più vicino alla radice come designato per la LAN (usa identificatore per risolvere parità) Ogni bridge invia frame ad ogni LAN per cui è designato

22 Le porte di ogni bridge possono assumere i seguenti ruoli: R: radice, individua il percorso più breve dal bridge alla radice (riceve) D: designata, determina il percorso più breve dalla LAN collegata al bridge alla radice (trasmette e riceve) B: bloccata, indica una porta disabilitata

23 Algoritmo distribuito Bridge inviano messaggi di configurazione Bridge Protocol Data Unit (BPDU): RI identificatore del bridge ritenuto radice dal mittente RPC distanza dal mittente alla radice BI identificatore bridge mittente PI identificatore di porta Ogni bridge ricorda il messaggio di configurazione migliore per ogni porta: (RI,RPC,BI,PI) minore in ordine lessicografico

24 Inizialmente ogni bridge si ritiene radice e invia (BI,0,BI) Se si accorge di non essere radice, non invia più messaggi di configurazione stato stabile, solo radice genera messaggi di configurazione periodicamente Se non riceve messaggi di configurazione dopo un certo tempo, ricomincia a generare messaggi di configurazione credendosi radice

25 Ogni bridge che si accorge di non essere radice etichetta la porta con R e non trasmette più da essa In caso di parità etichetta con R solo la porta relativa al BPDU migliore Ogni bridge non radice ritrasmette sulle altre porte (D) i BPDU ricevuti dalla porta R, aggiornando il campo RPC e BI Una porta viene etichettata B se la BPDU trasmessa da quella porta è peggiore di almeno una BPDU ricevuta da quella porta

26 Broadcast and Multicast Invia tutti i frame broadcast/multicast per multicast può imparare quando una porta non conduce a nessun membro di un gruppo ogni membro di gruppo G invia frame multicast a bridge con G nel campo sorgente C E G A B2 B3 D B1 B5 B7 F H B K I B6 B4 J

27 Limiti dei bridge Non scalano broadcast non scala (dipartimento università) VLAN Non consentono eterogeneità Ethernet-Ethernet, FDDI-FDDI, Ethernet-FDDI Trasparenza può essere pericolosa bridge congestionato può perdere frame latenza può aumentare e può essere variabile