William Stallings Data and Computer Communications

1
William StallingsData and Computer Communications

• Curs 8
• Capitolul 10
• Comutarea Pachetelor

2
Principii

• Comutarea circuitelor proiectata pentru voce
• Resurse dedicate unui anumit apel
• Mult timp o conexiune de date este neutilizata
• Rata de date este fixa
• Ambele capete trebuie sa lucreze la aceasi viteza

3
Principii de Functionare

• Datele transmise în pachete mici
• Tipic 1000 de octeti
• Mesaje mai lungi fragmentate în serii de pachete
• Fiecare pachet contine date si informatii de
  control
• Informatia de control
• Routare, adresare etc.
• Pachetele sunt receptionate, memorate o perioada
  scurta de timp si trimise la nodul urmator
• Store and forward

4
Utilizarea Pachetelor
5
Avantaje

• Eficienta utilizarii unei linii
• O legatura între noduri împartita de multe
  pachete în timp
• Pachetele puse în asteptare si trimise cât mai
  repede
• Conversia ratei de date
• Fiecare statie se conecteaza la nodul local cu
  viteza proprie
• Nodurile pot memora temporar datele pentru
  egalizarea ratelor
• Pachetele sunt acceptate chiar daca reteaua este
  ocupata
• Transmiterea lor poate fi încetinita
• Se pot defini si utiliza prioritati

6
Tehnici de comutare

• Statiile impart mesajele lungi în pachete
• Pachetele sunt trimise retelei pe rând,
  individual
• Pachetele sunt tratate în doua moduri
• Datagrama
• Circuit Virtual

7
Datagrama

• Fiecare pachet tratat independent
• Pachetele pot ajunge pe orice cale
• Pachetele pot ajunge în dezordine
• Pachetele pot fi pierdute
• Receptorul trebuie sa le ordoneze si sa
  recupereze pachetele pierdute

8
Circuit Virtual

• Se stabileste o ruta înainte de trimiterea
  oricarui pachet
• Pachete de cerere si acceptare conexiune
  stabilesc conexiunea (handshake)
• Fiecare pachet contine un identificator de
  circuit virtual în loc de adresa
• Nu este necesara decizie de rutare ptentru
  fiecare pachet
• Cerere stergere pentru desfiintarea circuitului
  virtual
• Nu exista cale dedicata

9
Circuit Virtual v Datagrama

• Circuit Virtual
• Reteaua poate furniza numerotarea si controlul
  erorilor
• Pachetele sunt transmise în noduri mai repede
• Nu se ia decizie de rutare
• Mai putin fiabil
• Pierderea unui nod, se pierd toate circuitele
  prin el
• Datagrama
• Fara faza de stabilire
• Mai eficient la putine pachete
• Mai flexibil
• Se poate folosi rutare dinamica pt. a ocoli parti
  congestionate ale retelei

10
Dim.Pachet
11
Comutare Circuite vs Pachete

• Performanta
• Întârziere
• Timp de Transmisie
• Întîrziere în Nod

12
Diagrama de evenimente
13
Operatiuni Externe si Interne

• Datagrame sau circuite virtuale
• Interfata dintre statie si nod retea
• Orientat pe conexiune
• Statia solicita conexiune logica (circuit
  virtual)
• Pachetele identificate apartinând conexiunii,
  numerotate secvential
• Reteaua livreaza pachetele în secventa
• Serviciu de circuit virtual extern
• ex. X.25
• Diferit de operare circuit virtual intern
• Fara conexiune
• Pachetele tratate independent
• serviciu de datagrama externa
• Diferit de operare datagrama interna

14
Combinatii (1)

• External virtual circuit, internal virtual
  circuit
• Cale dedicata prin retea
• External virtual circuit, internal datagram
• Reteaua trateaza fiecare pachet individual
• Pachete diferite ale aceluiasi circuit virtual
  pot urma cai diferite
• Reteaua memoreaza si reordoneaza pachetele la
  nodul destinatie

15
Combinatii (2)

• External datagram, internal datagram
• Pachetele tratate independent de retea si
  utilizator
• External datagram, internal virtual circuit
• Utilizatorul extern nu simte conexiunile
• Utilizatorul extern trimite câte un pachet pe
  rând
• Reteaua face setarea conexiunilor

16
External Virtual Circuit andDatagram Operation
17
InternalVirtualCircuit andDatagram Operation
18
Rutarea

• Aspect crucial al retelelor de comutare pachete
  (IP)
• Cerinte necesare
• Corectitudine
• Simplitate
• Robustete
• Stabilitate
• Echitate
• Optimitate
• Eficienta

19
Criterii de selectare a rutelor

• Utilizate pentru selectia cailor
• Minimum de hopuri
• Cost minim
• vezi Stallings anexa 10A algoritmi de rutare

20
Costul rutelor
21
Locul si Momentul Deciziei

• Momentul
• Fiecare Pachet
• La initializarea Circuitului Virtual
• Locul
• Distribuit
• Se face în fiecare nod
• Centralizat
• Sursa

22
Sursa de Informatii si Temporizarea Actualizarii

• Decizia de Rutare se bazeaza pe informatii din
  retea (nu întotdeauna)
• Rutare distribuita
• Nodurile utilizeaza informatii colectate local
• Pot colecta informatii de la noduri adiacente
• Pot colecta de la toate nodurile de pe o ruta
• Routare centralizata
• Colecteaza informatii de la toate nodurile
• Temporizarea actualizarii
• La ce momente se face actualizarea info de rutare
• Fixa nu se fac actualizari
• Adaptiva actualizare regulata

23
Strategii de Rutare

• Fixa
• Inundare
• Aleatoare
• Adaptiva

24
Rutare Fixa

• O singura cale pentru fiecare pereche sursa
  destinatie
• Rutele sunt determinate printr-un algoritm de
  cost minim
• Rute fixe, pâna la schimbarea topologiei retelei

25
Tabele deRutare Fixe
26
Inundare

• Nu sunt necesare informatii despre retea
• Pachetul trimis la toti vecini
• Sau la toti în afara de unde a venit
• Un numar de copii ajung ajung dupa un timp la
  destinatie
• Fiecare pachet are un numar unic, duplicatele se
  ignora
• Nodurile pot retine identitatea pachetelor pentru
  a nu le ruta din nou
• Se poate defini un timp de viata a pachetelor

27
Inundare Exemplu
28
Proprietati ale Inundarii

• TOATE rutele posibile sunt încercate
• foarte robust
• Cel putin un pachet va ajunge pe calea de cost
  minim
• Se poate folosi pentru stabilirea unui circuit
  virtual
• Toate nodurile sunt atinse
• Utilizata pentru distribuirea de informatii (ex.
  rutare)

29
Rutare Aleatoare

• Nodul selecteaza o cale de iesire pentru
  transmiterea unui pachet primit
• Selectia poate fi aleatoare sau round robin
• Se pot utiliza si probabilitati
• Nu sunt necesare informatii despre retea
• Ruta nu este în general optima
• Trafic inutil mai mic ca la inundare

30
Rutare Adaptiva

• Cel mai des utilizata
• Decizia de rutare se adapteaza conditiilor din
  retea
• Defecte de linie sau noduri
• Congestie
• Necesita informatii despre retea
• Decizia este mai complexa
• Compromis între calitatea retelei si overhead
• Reactie prea rapida produce oscilatii
• Prea încet pentru a fi relevant

31
Rutare Adaptiva Avantaje

• Cresterea performantei
• Ajuta la controlul congestiei (Capitolul 12)
• Sistem Complex
• Poate sa nu ajunga la beneficiile teoretice

32
Clasificare

• Sursa de informatii
• Locala (izolat)
• Cale prin iesirea cu coada cea mai scurta
• Poate contine o directie preferentiala pentru
  fiecare destinatie
• Utilizat rar nu utilizeaza infomatii despre
  retea ce se pot obtine usor
• Noduri adiacente
• Toate nodurile

33
Isolated Adaptive Routing
34
ARPANET Strategii de Rutare (1)

• Prima generatie
• 1969
• Adaptiva distribuita
• Întîrzierea estimata ca si criteriu de cost,
  performanta
• Bellman-Ford
• Nodurile schimba vectori de întârziere cu vecinii
• Se actualizeaza tabele de rutare cu informatiile
  primite
• Nu se ia în calcul viteza liniei doar dimensiunea
  cozii de asteptare
• Dim cozii improprie pt evaluarea întârzierii
• Raspunde încet la congestie

35
ARPANET Strategii de Rutare (2)

• A doua generatie
• 1979
• Utilizeaza întârzierea ca si criteriu de
  performanta
• Întârzierea masurata direct
• Foloseste algorimul lui Dijkstra
• Bun la sarcina mica si medie
• La încarcari mari corelatie mica între
  întârzierea raportata si cea reala

36
ARPANET Strategii de Rutare (3)

• A trei Generatie
• 1987
• Calculul Costului unui link schimbat
• Se masoara întârzierea medie pe 10 secunde
• Se normalizeaza bazat pe valoarea curenta si cele
  anterioare
• Biliografie Stallings cap. 10