William Stallings Data and Computer Communications

1
William StallingsData and Computer Communications

• Capitolul 10
• Comutarea Pachetelor

2
Principii

• Comutarea circuitelor proiectata pt. voce
• Resurse dedicate unui anumit apel
• Mult timp o conex. 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 info de ctrl.
• Informatia de control
• Routare, adrese, etc.
• Pachetele sunt receptionate, memorate perioada
  scurta de timp si trimise la nodul urmator
• Store and forward

4
Utilizarea Pachetelor
5
Avantaje

• Eficienta utilizarii unei linii
• O leg. 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 pt.
  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 sparg 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 pt. fiecare
  pachet
• Cerere stergere pt. desfiintarea circuitului
  virtual
• Nu exista cale dedicata

9
Circuit Virtual v Datagrama

• Circuit Virtual
• Reteaua poate furniza numerotarea si ctrl.
  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 v Pachete

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

12
Event Timing
13
Operatiuni Externe si Interne

• datagrame sau circuite virtuale
• Interfata dintre statie si nod retea
• Orientat pe conexiune
• Statia solicita conexiune logica (circuitvirtual)
• 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 acel. CV pot urma cai
  diferite
• Reteaua memoreaza si reordoneaza pachetele la
  nodul destinatie

15
Combinatii (2)

• External datagram, internal datagram
• Pachetele tratate independent de retea ti
  utilizator
• External datagram, internal virtual circuit
• Utilizator extern nu simte conexiunile
• Utilizator 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 pt. Selectia cailor
• Minimum de hopuri
• Cost minim
• See Stallings appendix 10A for routing algorithms

20
Costing of Routes
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 inform. din retea
  (nu întotdeauna)
• Rutare distribuita
• Nodurile util. informatii colectate local
• Pot colecta info de la noduri adiacente
• Pot colecta de la toate nodurile de pe o ruta
• Routare centralizata
• Colecteaza info. de la toate nodurile
• Temporizarea actualizarii
• La ce momente se face actualizarea info de rutare
• Fixa nu se fac actualizari
• Adaptiv actualizare regulata

23
Strategii de Rutare

• Fixa
• Inundare
• Aleatoare
• Adaptiva

24
Rutare Fixa

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

25
Tabele deRutare Fixe
26
Inundare

• Nu sunt necesare info 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 ident. pachetelor pentru a nu
  le ruta din nou
• Se poate defini un timp de viata a pach.

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 pt stabilirea unui circuit
  virtual
• Toate nodurile sunt atinse
• Util pt. distribuirea de informatii (ex. rutare)

29
Rutare Aleatoare

• Nodul selecteaza o cale de iesire pt. transm.
  unui pachet primit
• Selectia poate fi aleatoare sau round robin
• Se pot utiliza si probabilitati
• Nu sunt necesare info. 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 info 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 un bias pt. fiecare destinatie
• Utilizat rar nu util. info 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 criteriu de cost,
  performanta
• Bellman-Ford
• Nodurile schimba vectori de întârz. cu vecinii
• Se actualiz. tabele de rutare cu info primite
• Nu se ia în calcul viteza liniei doar dim cozii
  de ast.
• Dim cozii improprie pt evaluarea întârzierii
• Raspunde încet la congestie

35
ARPANET Strategii de Rutare (2)

• A doua generatie
• 1979
• Util. întârzierea ca crit. de performanta
• Întârzierea masurata direct
• Uses Dijkstras algorithm
• Bun la sarcina mica si medie
• La încarcari mari corelatie mica între întârz.
  raportata si cea reala

36
ARPANET Strategii de Rutare (3)

• A trei Generatie
• 1987
• Calculul Costului unui link schimbat
• Se masoara întârz. medie pe 10 sec.
• Se normalizeaza bazat pe valoarea curenta si cele
  anterioare