13
1 1 Kapcsolók 2 Tartalom Második rétegbeli kapcsolás A kapcsolók működése VLAN és a trönkölés mikroszegmentálás duplex-félduplex üzemmód CAM (Content-addressable memory) alkalmazásspecifikus integrált áramkörök kapcsolási módok (cut through …) szimmetrikus és aszimmetrikus kapcsolás a feszítőfa protokoll és a szórási vihar késleltetés kapcsolók – IP-címmel? FastEthernet Ütközési és szórási tartomány 3 Második rétegbeli hídtechnika Ha egy Ethernet szegmenst újabb és újabb csomópontokkal bővítünk, az átviteli közeg kihasználtsága egyre nő. Az Ethernet megosztott átviteli közegű, vagyis egyszerre csak egy csomópont számára teszi lehetővé az adatküldést. Ha több csomópontot adunk a hálózathoz, nagyobb igény jelentkezik a rendelkezésre álló sávszélesség iránt, és nagyobb lesz az átviteli közeg terhelése. Ezzel megnő az ütközések előfordulásának valószínűsége is, ami az újraküldések gyakoribbá válását eredményezi. 4 Második rétegbeli hídtechnika (folytatás) A problémára megoldást a nagyméretű szegmensek kisebb részekre, kisebb méretű ütközési tartományokra osztása jelenti. A feladat teljesítéséhez a hidak táblázatot készítenek a MAC-címekről és a hozzájuk tartozó portokról, majd ennek alapján végzik a keretek továbbítását és eldobását. 5 Második rétegbeli kapcsolás A hidak általában két porttal rendelkeznek, és az ütközési tartományokat két részre tudják felosztani. A hidak által meghozott döntések a MAC-címekre, vagyis a második rétegbeli címekre alapulnak, a logikai, vagyis harmadik rétegbeli címektől függetlenek. A hidak az ütközési tartományok felosztására alkalmasak ugyan, ám a logikai, más néven szórási tartományokra semmilyen hatással nincsenek. 6 Második rétegbeli kapcsolás Ha egy hálózatban nincs olyan készülék, amely képes lenne a harmadik rétegbeli címek kezelésére (például egy forgalomirányító), akkor a teljes hálózat ugyanazt a logikai szórási címteret fogja használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok méretének csökkentésére, de a szórási tartományokra nincsenek kihatással.

Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

1

1

Kapcsolók

2

Tartalom� Második rétegbeli kapcsolás� A kapcsolók működése

� VLAN és a trönkölés� mikroszegmentálás� duplex-félduplex üzemmód� CAM (Content-addressable memory)� alkalmazásspecifikus integrált áramkörök� kapcsolási módok (cut through …) � szimmetrikus és aszimmetrikus kapcsolás � a feszítőfa protokoll és a szórási vihar� késleltetés� kapcsolók – IP-címmel?� FastEthernet

� Ütközési és szórási tartomány

3

Második rétegbeli hídtechnika

� Ha egy Ethernet szegmenst újabb és újabb csomópontokkal bővítünk, az átviteli közeg kihasználtsága egyre nő.

� Az Ethernet megosztott átviteli közegű, vagyis egyszerre csak egy csomópont számára teszi lehetővé az adatküldést. � Ha több csomópontot adunk a hálózathoz,

nagyobb igény jelentkezik a rendelkezésre állósávszélesség iránt, és nagyobb lesz az átviteli közeg terhelése.

� Ezzel megnő az ütközések előfordulásának valószínűsége is, ami az újraküldések gyakoribbáválását eredményezi. 4

Második rétegbeli hídtechnika

� (folytatás)

� A problémára megoldást a nagyméretűszegmensek kisebb részekre, kisebb méretűütközési tartományokra osztása jelenti.

� A feladat teljesítéséhez a hidak táblázatot készítenek a MAC-címekről és a hozzájuk tartozó portokról, majd ennek alapján végzik a keretek továbbítását és eldobását.

5

Második rétegbeli kapcsolás� A hidak általában két porttal rendelkeznek, és

az ütközési tartományokat két részre tudják felosztani.

� A hidak által meghozott döntések � a MAC-címekre, vagyis a második rétegbeli

címekre alapulnak, � a logikai, vagyis harmadik rétegbeli címektől

függetlenek.

� A hidak az � ütközési tartományok felosztására alkalmasak

ugyan, � ám a logikai, más néven szórási tartományokra

semmilyen hatással nincsenek. 6

Második rétegbeli kapcsolás

� Ha egy hálózatban nincs olyan készülék, amely képes lenne a harmadik rétegbeli címek kezelésére (például egy forgalomirányító), akkor a teljes hálózat ugyanazt a logikai szórási címteret fogja használni.

� A hidak � alkalmasak az ütközési tartományok méretének

csökkentésére, de � a szórási tartományokra nincsenek kihatással.

Page 2: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

2

7

Második rétegbeli kapcsolás

� A kapcsoló lényegében egy gyors működésű, többportos híd; akár több tucat porttal is rendelkezhet.

� Mindegyik port külön ütközési tartományt hoz létre. � ha egy hálózat 20 csomópontból áll, és � mindegyik csomópontot külön kapcsolóporthoz

csatlakoztatjuk, � akkor 20 különálló ütközési tartomány jön létre.� ha az uplink portot is használjuk, akkor egyetlen

kapcsolóval 21 ütközési tartományt hozunk létre. 8

Második rétegbeli kapcsolás

� A kapcsolók � dinamikusan töltik fel és

� tartják karban tartalom szerint címezhetőmemóriatáblájukat (content-addressable memory, CAM),

� amelyben az egyes portok működéséhez szükséges MAC-információk tárolása történik.

9

A kapcsolók működése

10

Virtuális LAN� A hálózati eszközök és csomópontok logika

csoportosítása� Szórási tartomány� Management VLAN

� default VLAN-nak is hívják� nem lehet törölni� alapértelmezés szerint minden port a VLAN 1-ben

van

� A VLAN-ok közötti kommunikáláshoz forgalomirányítóra van szükség

11

Virtuális LAN

12

Virtuális LAN

Page 3: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

3

13

A VLAN-ok előnyei

� A VLAN-ok előnyei a következők:� a LAN-on könnyebb a munkaállomások

áthelyezése és hozzáadása

� könnyebb a LAN újrakonfigurálása

� jobban felügyelhető a forgalom

� a biztonsági (security) szint javul

14

Dinamikus kontra statikusVLAN-ok

� VLAN-okat dinamikusan vagy statikusan konfigurálhatjuk

� A statikus konfigurálás portonként történik

� A dinamikus VLAN-ok automatikusan megtanulják a VLAN-hozzárendelésüket� létezik ugyanis egy MAC-cím-VLAN leképezést

biztosító adatbázis

� az idegen MAC-című gépek így az épületben automatikusan a „fapados” VALN-ba kerülnek

15

VLAN szabványosítás� Keret szűrés

� A kereteket VLAN-okba különíthetjük el:� MAC címek� Hálózati réteg protokoll típus szerint� Alkalmazás-típusonként

� Keretek toldalékolása (frame tagging)� IEEE 802.1q

� Keret-azonosítóként is ismeretes� Négy-bájtos mezőt ad az Ethernet kerethez

� Inter-Switch Link (ISL) protokoll� Cisco tulajdonú frame-tagging módszer� 26 bájt hosszú header

16

A linkek fajtái

� Kétféle link� Trönk (trunk) linkek

� Switch-to-switch linkek

� Switch-to-router linkek

� 100 Mbps links

� 1 Gbps links

� Access links� VLAN-t nem kezelő eszközök

17

A trönk linkek öt állapotban lehetnek

� Auto

� Desirable

� Non-negotiate

� Off

� On

18

Trunking Protocol

� VLAN trunking protocol� Layer 2 protokoll

� Kezeli a VLAN-on belüli összes változást

� VTP domains� VTP-eszközök domain-be szervezettek

� A kapcsolók csak egyetlen domainheztartozhatnak

Page 4: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

4

19

Trunking Protocol (continued)

� VTP eszköz üzemmódok:� Server

� Client

� Transparent

� Az alapértelmezett a server mode

20

A routerek és a VLAN-ok

� javítja a biztonságot (security)

� kezeli a VLAN-ok közötti forgalmat

� al-inferfészek használata

� hozzáférési listák (Access-lists) használata

21

A routerek és a VLAN-ok

22

23

A kapcsolók működése� Hogyan értelmezzük a mikroszegmens

fogalmát?� Ha egy kapcsoló

� egy portjához csak egyetlen csomópontot csatlakoztatunk,

� akkor a megosztott átviteli közegen � egy mindössze két csomópontból – a kapcsoló

portjából és a csatlakoztatott állomásból – állóütközési tartomány jön létre.

� Ezeket a mini fizikai szegmenseket mikroszegmenseknek nevezzük.

24

A kapcsolók működése� Ismertesse a kapcsolók duplex üzemmódját!� Az ilyen két csomópontos szegmenseknél a

kapcsolók egy további képessége is szem elékerül. � A csavart érpáras kábelekre épülő hálózatokban a

csomópontok közötti kétirányú átvitel két külön érpáron történik.

� A jelek mindkét érpáron egyszerre is utazhatnak. Az egyidejű kétirányú kommunikáció lehetőségét (teljes) duplex üzemmódnak nevezzük.

Page 5: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

5

25

A kapcsolók működése� (folytatás)

� A legtöbb kapcsoló képes a duplex mód támogatására, ahogy a hálózati kártyák túlnyomórésze is.

� Duplex módban az átviteli közegen nem alakulnak ki torlódások, és ütközési tartományokról lényegében nem beszélhetünk.

� Duplex módban elvileg megduplázódik a rendelkezésre álló sávszélesség.

26

A kapcsolók működése� A gyorsabb mikroprocesszorok és memóriák

mellett további két technológiai fejlesztésre volt szükség a kapcsolók megjelenéséhez. � A tartalommal címzett memória (CAM) olyan

memória, amely a hagyományos memóriákhoz képest fordítottan működik: ha valamilyen adatot táplálunk be, a hozzá tartozó címet adja kimenetként. A CAM révén a kapcsolók keresőalgoritmus futtatása nélkül is meg tudják találni az adott MAC-címhez tartozó portot.

27

A kapcsolók működése� Az alkalmazásspecifikus integrált áramkörök

(application-specific integrated circuit, ASIC)� meghatározott feladat ellátására (berendezés vagy

projekt üzemeltetésére, futtatására) készülnek,

� ellentétben az általános célú integrált áramkörökkel.

� ASIC használatával bizonyos szoftveres műveleteket hardveresen is el lehet végezni.

� Ezekkel a technológiákkal jelentősen csökkenteni lehetett a szoftveres folyamatok miatti késleltetéseket, és a kapcsolók a nagysebességű mikroszegmenseken folyóforgalom támogatására is képessé váltak.

28

Kapcsolási módok

közvetlen (cut through)

tárol és továbbít(store and forward)

töredékmentes kapcsolás (fragment free)

29

Kapcsolási módok� Azt, hogy a kereteket hogyan kapcsoljuk a

célportokra, a kívánt késleltetések és megbízhatóság figyelembevételével kell meghatározni. � A kapcsoló megteheti, hogy a MAC-célcím

megérkezése után azonnal megkezdi a keret továbbítását.

� Ezt közvetlen (cut through) kapcsolásnak nevezzük, ez jár a legkisebb kapcsolási késleltetéssel.

� Ilyenkor azonban nem lehet hibaellenőrzést végezni.

30

Kapcsolási módok� Az is lehetséges, hogy a kapcsoló a teljes keretet

veszi, mielőtt megkezdené továbbítását a célport felé.

� Ekkor a kapcsolónak módja nyílik arra, hogy újraszámítsa a keretellenőrző összeget (FCS).

� Ha a keret hibás, már a kapcsolónál el lehet dobni. Mivel ilyenkor továbbítás előtt a teljes keretet tárolni kell, ezt a módszert tárol és továbbít(store and forward) kapcsolásnak nevezzük.

Page 6: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

6

31

Kapcsolási módok� A közvetlen és a tárol-és-továbbít kapcsolás

közötti átmenet a töredékmentes kapcsolás (fragment free).

� A töredékmentes kapcsolásnál a kapcsolóelolvassa a keret első 64 bájtját, amibe a keret fejrésze is beletartozik, majd még az adatmező és az ellenőrző összeg beérkezése előtt megkezdi a továbbítást.

� Ennél a megoldásnál ellenőrizhető� a címek és � az LLC protokollinformációk helyessége, � amivel biztosítható az adatok megfelelő kezelése és az,

hogy � valóban a kívánt célállomáshoz jussanak el. 32

Kapcsolási módok� Közvetlen kapcsolásnál

� a forrás- és a célportnak a keretek sértetlenségének megőrzése miatt azonos sebességen kell üzemelnie.

� Ilyenkor szimmetrikus kapcsolásról beszélünk. � Ha a két port sebesség nem egyezik meg, az

adott sebességen beérkező keretet tárolni kell, mielőtt a másik sebességgel továbbítani lehetne. � Ezt aszimmetrikus kapcsolásnak nevezzük.� Aszimmetrikus kapcsolásnál tárol-és-továbbít

módot kell használni.

33

Kapcsolási módok� Aszimmetrikus kapcsolásnál eltérő

sávszélességű portok között is lehet kapcsolatot teremteni.

� Az aszimmetrikus kapcsolás elsősorban ügyfél-kiszolgáló rendszerekben előnyös, amelyekben egyszerre több ügyfél is kommunikál a kiszolgálóval.

� Ilyenkor a kiszolgáló portján nagyobb sávszélességre van szükség, ha a torlódások kialakulását el akarjuk kerülni.

34

Feszítőőőőfa protokoll(Spanning tree protokoll)� Ha több kapcsolót egyszerű hierarchikus fába

rendezünk, akkor kapcsolási hurkok nem alakulnak ki.

� Azonban a kapcsolt hálózatokat sokszor úgy tervezik, hogy a megbízhatóság növelése és a hibatűrés fokozása érdekében redundáns útvonalakat is biztosítsanak.

� A redundáns útvonalak � jó szolgálatot tehetnek, � ám kialakításuk kellemetlen mellékhatásokkal is

jár, mint például a kapcsolási hurkok létrejötte.

35

Feszítőőőőfa protokoll

A B állomás üzenetet küld az A állomásnak

36

Feszítőőőőfa protokoll� Kapcsolási hurkok

� tervezett módon és � véletlenül is kialakulhatnak, miattuk szórási

viharok keletkezhetnek, amelyek könnyedén megbéníthatják a hálózatot.

� A feszítőfa protokoll (spanning tree protocol, STP) egy szabványos irányító protokoll a kapcsolási hurkok kialakulásának elkerülésére.

� Megkülönböztetünk tehát� Fizikai hurkokat (ezek a biztonság miatt

szükségesek, és� Logikai hurkokat (ezeket a szórási viharok miatt ki

kell küszöbölni)

Page 7: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

7

37

Feszítőőőőfa protokoll

� A LAN-okban � minden STP-t futtató kapcsoló úgynevezett híd

protokoll-adategységeket (Bridge Protocol Data Units, BPDU) küld ki portjain,

� létezéséről ezekkel értesíti a többi kapcsolót.� Mindezen információk alapján a kapcsolók egy

gyökérponti hidat választanak. � A kapcsolók a feszítőfa algoritmus (spanning-tree

algorithm, STA) segítségével oldják meg � a leállt és a � redundáns útvonalak miatt jelentkező problémákat.

38

Feszítőőőőfa protokoll

� Az STP-t használó kapcsolók portjaimindig az alábbi öt állapot valamelyikében vannak: � Lezárás � Figyelés � Tanulás � Továbbítás � Letiltás

39

Feszítőőőőfa protokoll� A portok az alábbi állapotátmeneteket

hajthatják végre: � Inicializálásból lezárásba � Lezárásból figyelésbe vagy letiltásba � Figyelésből tanulásba vagy letiltásba � Tanulásból továbbításba vagy letiltásba � Továbbításból letiltásba

� Az STP segítségével hurokmentes logikai topológia hozható létre, ilyenkor az alternatív fizikai útvonalak szükség esetén használatba vehetők.

40

Késleltetés� A késleltetés az az időtartam, amely azon két

időpillanat között telik el, hogy a keret megkezdi elhagyni a forráskészüléket és elsőbitje eléri a célkészüléket. Késleltetést számos tényező okozhat: � Az átviteli közeg késleltetése abból fakad, hogy a

fizikai átviteli közegen a jelek véges sebességgel haladnak.

� Az áramköri késleltetések az útvonalon találhatóelektronikus készülékek feldolgozási idejéből fakadnak.

41

Késleltetés� (folytatás)� A szoftveres késleltetéseket a kapcsoláshoz és a

protokollok megvalósításához szükséges szoftverek által meghozott döntések okozzák.

� A keretek tartalma és a keretkapcsolási döntések helye további késleltetések forrása lehet. Például egy keret továbbítását a cél MAC-cím teljes elolvasásáig nem lehet megkezdeni.

42

Kapcsolók – IP-címmel?

� A kapcsolók 2. rétegű eszközök, az IP-címek 3. rétegűek – hogyan?

� Vannak nem mendzselhető (inkább voltak) és menedzselhető kapcsolók

� Ahhoz, hogy egy kapcsolót távolról menedzselni tudjunk, be kell tudni jelentkezni a kapcsolóba.

� A kapcsoló menedzselési felületének így IP-címmel kell rendelkeznie

� A menedzselő szoftver tipikusan egy barátságos web-es felület

� Az egy rendszergazda által menedzselt eszközöknél (tehát autonóm rendszeren belül) fontos szempont a kapcsolók homogenitása - a közbeszerzés nehézségei

Page 8: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

8

43

Fast Ethernet (ezt használjuk a laboron)

� 100 Mbps

� 10/100 Autosense

� Full-duplex vagy half-duplex

� Category 5 vagy magasabb kategóriájú kábel

� IEEE 802.3u megvalósításai� 100Base-TX (Twisted pair)

� 100Base-FX (Fiber)

� 100Base-T4 (később jelent meg, pl. más kódolás)

44

Half-duplex és full-duplexátvitel� Half-duplex

� egyidőben egyirányú kapcsolat

� Full-duplex� egyidőben kétirányú kapcsolat (kettő vezetéken)� ütközésmentes környezet

� A full-duplex előnyei� ütközésmentes környezet

� Nincs ütközés miatti újraküldés

� mindkét irányban nominális sebesség (pl. 2*100 Mbit)

� más adása miatt (a közeg foglaltsága miatt) nem kell várakozni

45

Half-duplex és full-duplex átvitel

� A Cisco 2950 kapcsolónál például négy beállítási opció van:� Auto

� Full

� Full-flow control

� Half

46

Ütközési és szórási tartományok

47

Megosztott közegűkörnyezetek

� Néhány példa megosztott átviteli közegre és közvetlenül csatlakoztatott hálózatra: � Megosztott Megosztott Megosztott Megosztott áááátviteli ktviteli ktviteli ktviteli köööözegzegzegzegűűűű kkkköööörnyezetrnyezetrnyezetrnyezet – Megosztott

közegről akkor beszélünk, ha több állomás osztozik ugyanazon az adatátviteli közegen. Ha például több PC is csatlakozik ugyanahhoz a vezetékhez vagy optikai szálhoz, akkor azonos átviteli közegen osztoznak.

48

Megosztott közegűkörnyezetek

� Kiterjesztett osztott közegűűűű környezet – A megosztott átviteli közegű környezet különleges típusa, amelyben hálózati készülékek segítségével kiterjeszthető a környezet, így az több hozzáférést vagy nagyobb átviteli távolságot tud biztosítani. Például egy kapcsolóporthoz egy újabb kapcsolót csatlakoztatunk.

� Pont-pont hálózati környezet – A telefonos hálózatokban széles körben elterjedt, leginkább otthoni használata jellemző. Megosztott hálózati környezet, amelyben mindössze két készülék csatlakozik egymáshoz. Példaként említhető az a kapcsolat, amikor egy PC modemen és telefonvonalon keresztül egy internetszolgáltatóhoz csatlakozik.

Page 9: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

9

49

Megosztott közegűkörnyezetek� Ütközések csak megosztott átviteli közegűűűű

környezetben történnek. � A gyorsforgalmi utak is ilyen megosztott

környezetek, és mivel több jármű is használja őket, az utakon is történnek ütközések. Minél több jármű található egy-egy útvonalon, annál nagyobb egy ütközés valószínűsége.

� A megosztott hálózatok abban is nagyon hasonlítanak a gyorsforgalmi utakra, hogy megfelelő szabályok vezérlik használatukat.

� A szabályok természetesen nem mindig képesek tökéletesen kezelni a forgalmat, ilyenkor történnek az ütközések. 50

Megosztott közegűkörnyezetek

51

Ütközési tartományok

� Az ütközési tartományok azok az összefüggőfizikai hálózatszakaszok, amelyeken ütközések történhetnek.

� Az ütközések a hálózat hatékonyságának romlását okozzák.

� Az ütközések alkalmával meghatározott ideig minden hálózati átvitel szünetel, ennek az időtartamnak a hosszát a hálózati készülékek visszatartási algoritmusa határozza meg.

52

Ütközési tartományok

� Az ütközési tartományok kialakítását az átviteli közeg szegmenseit összekapcsolókészülékek típusa határozza meg.

� Az egyes készülékek az OSI modell szerint első, második és harmadik rétegbeliek lehetnek. Az ütközési tartományok felosztására – szegmentálásra –� a második és � a harmadik rétegbeli készülékek alkalmasak.

53

Ütközési tartományok� Az első rétegbeli készülékek, így az ismétlők

és a hubok elsősorban � az Ethernet kábelszegmensek meghosszabbítására

szolgálnak. � Segítségükkel több állomást lehet a hálózatra

csatlakoztatni. � Azonban minden újabb állomás csatlakoztatásával

számítani lehet a hálózati forgalom növekedésére.� Az első rétegbeli készülékek az átviteli közegen

elküldött adatokat maradéktalanul továbbítják.

54

Ütközési tartományok� Minél nagyobb a forgalom egy ütközési

tartományon belül,

� annál nagyobb a valószínűsége az ütközések kialakulásának.

� Emiatt a hálózat teljesítménye csökken, ami különösen akkor érzékelhető, ha mindegyik számítógép nagymennyiségű adatot forgalmaz.

� Az első rétegbeli készülékek a LAN kiterjedésének túlzott kibővülését és az ütközések számának növekedését okozhatják.

Page 10: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

10

55

Ütközési tartományok� Az Ethernet hálózatokra vonatkozó négyismétlős

szabály szerint a hálózat bármely két számítógépe között legfeljebb négy ismétlő lehet. � Egy ismétlőket is tartalmazó 10BASE-T hálózat megfelelő

működéséhez az oda-vissza jelterjedési időknek megadott határokon belül kell maradniuk.

� Ezzel biztosítható, hogy minden munkaállomás tudomást szerezzen a hálózat összes ütközéséről.

� Az ismétlők késleltetése, a terjedési idő és a hálózati kártyák késleltetése mind hozzájárulnak a négyismétlős szabály fontosságához.

� Ha a négyismétlős szabályt megszegjük, a hálózat túllépi a késleltetésre vonatkozó felső határértéket.

56

Ütközési tartományok

57

Ütközési tartományok

� Kései ütközésről akkor beszélünk, ha az ütközés a keret első 64 bájtjának továbbítása után történik. � A hálózati kártyák lapkakészleteinek kései ütközés

esetén nem kell automatikusan megismételniük az adást.

� A kései ütközést elszenvedő keretek az úgynevezett fogyasztási késleletetést növelik. Ahogy a fogyasztási késleltetés és a lappangási idő nő, a hálózat teljesítménye csökken.

58

Ütközési tartományok� Az 5-4-3-2-1 szabály az alábbi előírásokat

foglalja össze: � Öt szegmensnyi átviteli közeg � Négy ismétlő vagy hub � Három állomások csatlakoztatására használt

szegmens � Két állomások nélküli összekapcsoló szegmens � Egyetlen nagyméretű ütközési tartomány � Az 5-4-3-2-1 szabály betartásával az oda-vissza

jelterjedési idő is a határérték alatt tartható.

59

Második rétegbeli szórások

� Az összes ütközési tartományra kiterjedőkommunikációt a protokollok az OSI modell szerinti második rétegbeli szórásos és csoportcímzéses keretek segítségével oldják meg. � Ha egy csomópont a hálózat összes állomásával

kapcsolatba szeretne lépni, akkor szórásos keretet küld ki.

� Ennek célcíme a 0xFFFFFFFFFFFF MAC-cím. � Erre a címre minden hálózati kártyának

válaszolnia kell.

60

Második rétegbeli szórások

Page 11: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

11

61

Második rétegbeli szórások� A második rétegbeli készülékeknek elárasztással

továbbítaniuk kell a szórásos és a csoportcímzéses forgalmat.

� A hálózat egyes készülékeiről származó szórásos és csoportcímzéses forgalom összegyűlését szórási sugárzásnak nevezzük.

� Egyes esetekben a szórási sugárzásból származóadatok keringése miatt annyira telítődhet a hálózat, hogy az alkalmazások adatainak továbbítására nem marad sávszélesség.

� Ilyenkor új hálózati kapcsolatokat nem lehet létesíteni, a meglévők pedig általában megszakadnak.

� Ezt a jelenséget szórási viharnak nevezzük. 62

Második rétegbeli szórások

� A szórási viharok kialakulásának esélye a kapcsolt hálózat növekedésével arányosan nő.

� Az állomások számára általában semmilyen előnnyel nem jár a nem nekik szánt szórások feldolgozása; a meghirdetett szolgáltatások a legtöbb esetben nem érdeklik őket.

� Az erős szórási sugárzás számottevőteljesítményromlást okoz az állomásokon.

63

Második rétegbeli szórások

� Az IP-hálózatokon a szórások három forrásból származhatnak, � a munkaállomásoktól,

� a forgalomirányítóktól és

� a csoportcímzést használó alkalmazásoktól.

64

Második rétegbeli szórások

� A munkaállomások minden olyan alkalommal, amikor egy az ARP-táblájukban nem szereplőMAC-címet kell megkeresniük, szórással egy ARP- (Address Resolution Protocol, címmeghatározó protokoll) kérést küldenek el. � Bár a következő dián lévő ábrán szereplő értékek

alacsonynak tűnhetnek, ezek egy jól tervezett IP-hálózat normál üzeméhez tartoznak.

� Ha a szórásos és a csoportcímzéses forgalom a viharok miatt megnő, a csúcsidőkben a processzorterhelés jóval meghaladhatja az átlagost.

65

Második rétegbeli szórások

66

Második rétegbeli szórások

� A szórási viharokat a túlságosan nagyra nőtt hálózatról információkat kérőkészülékek is okozhatják.

� Ilyenkor az eredeti kérésre annyi válasz érkezik, hogy a készülék képtelen feldolgozni őket, esetleg az első kérés más készülékektől hasonló kéréseket vált ki, és ezek lényegében a hálózat túlterhelődését okozzák.

Page 12: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

12

67

Második rétegbeli szórások

� A hálózaton futó irányító protokollok a szórásos forgalmat jelentősen növelhetik.� Vannak rendszergazdák, akik a redundancia és az

elérhetőség fokozása érdekében minden munkaállomást a RIP (Routing Information Protocol, forgalomirányító információs protokoll) futtatására konfigurálnak.

� A RIPv1 minden 30 másodpercben szórással elküldi teljes RIP irányítótábláját az összes többi RIP alapú forgalomirányítónak.

68

Második rétegbeli szórások

� (folytatás) Ha 2000 munkaállomást konfigurálunk a RIP futtatására, és az irányítótáblák továbbításához átlagosan 50 csomag elküldésére van szükség, akkor a munkaállomások másodpercenként 3333 szórást hoznak létre.

� A legtöbb hálózati rendszergazda a RIP-et csak 5–10 forgalomirányítón engedélyezi. 50 csomagnyi méretű irányítótáblák továbbításával 10 RIP alapú forgalomirányító másodpercenként nagyjából 16 szórást küld el.

69

Második rétegbeli szórások� Az IP alapú, csoportcímzést használó

alkalmazások erősen ronthatják a nagyméretű, több szintre szerveződő kapcsolt hálózatok teljesítményét. � Megosztott átviteli közegű hubon a csoportcímzés

hatékony módszer multimédiás adatfolyamok több felhasználó felé történő továbbítására,

� egyszintű, kapcsolt hálózaton viszont minden felhasználó munkáját érinti.

� Egy kisebb mozgókép továbbítása 7 MB-nyicsoportcímzéssel továbbított adatfolyamot eredményez, amelyet minden szegmensre továbbítani kell. Ilyenkor komoly torlódások alakulhatnak ki. 70

Szórási tartományok� A szórási tartomány második rétegbeli

készülékekkel összekapcsolt ütközési tartományok csoportja. � Amikor egy LAN-t több ütközési tartományra

osztunk, a hálózat egyes állomásai nagyobb esélyt kapnak az átviteli közeg elérésére.

� Ezzel csökken az ütközések kialakulásának esélye, és megnő az egyes állomások rendelkezésére állósávszélesség.

� A második rétegbeli készülékek továbbítják a szórásokat.

� A nagy szórásos forgalom a teljes LAN teljesítményét ronthatja.

71

Szórási tartományok� A szórásokat harmadik rétegbeli

készülékekkel kell korlátozni, az első és második rétegbeli készülékek ugyanis erre nem képesek. � Egy szórási tartomány mindazon ütközési

tartományok összessége, amelyek egy adott szórásos keretet feldolgoznak.

� Beletartozik minden olyan csomópont, amely egy harmadik rétegbeli készülék által határolt hálózati szegmensre csatlakozik.

� A szórási tartományok kézben tartására a harmadik rétegbeli, a szórásokat nem továbbítókészülékek alkalmasak. 72

Szórási tartományok� A forgalomirányítók munkájukat az első, a

második és a harmadik rétegre kiterjedően végzik. � Mint minden első rétegbeli készülék, a

forgalomirányítók is rendelkeznek fizikai kapcsolattal, és adatokat továbbítanak az átviteli közegen keresztül.

� A forgalomirányítók második rétegbeli beágyazásra is képesek az összes interfészükön, és ellátják a második rétegbeli készülékek összes funkcióját.

� A harmadik rétegbeli működés teszi lehetővé, hogy a forgalomirányítók szegmentálják a szórási tartományokat.

Page 13: Tartalom - Óbudai Egyetemusers.nik.uni-obuda.hu/broczko/szamhalo/9_kapcsolok.pdfforgalomirányító), akkor a teljes hálózat használni. A hidak alkalmasak az ütközési tartományok

13

73

Szórási tartományok� Ahhoz, hogy egy csomagot továbbítani

lehessen egy forgalomirányítón keresztül,� feldolgozását előbb egy második rétegbeli

készüléknek kell elvégeznie, amely eltávolítja a keretezési információkat.

� A harmadik rétegbeli továbbítás a cél IP-cím, és nem a MAC-cím alapján történik.

� Egy csomag csak akkor kerül továbbításra, ha a LAN-hoz hozzárendelt címtartományon kívülre esőcélcímet hordoz, illetve a forgalomirányítóirányítótáblájában szerepel olyan cél, amelynek továbbítani lehet a csomagot. Vége