MAC Layer- 1

HY-335 Γίθηπα Τπνινγηζηώλ

Μαξία Παπαδνπνύιε

Σκήκα Δπηζηήκεο Τπνινγηζηώλ

Παλεπηζηήκην Κξήηεο

Υεηκεξηλό εμάκελν 2011-2012

O

RE

K

W

N

T

net works

Δπίπεδν Εεύμεο

MAC layer

Θέκαηα πξνο ζπδήηεζε

Δξσηήζεηο απν ηα πξνεγνύκελα lectures

Δπίπεδν δεύμεο

Αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ

Σπραία πνιιάπιή πξόζβαζε ζην θαλάιη

MAC δηεπζύλζεηο

Βαζηζκέλν θπξίσο ζην Κεθ 5 βηβιίνπ Kurose

MAC Layer- 3

Μνληέιν επηπέδσλ Γηαδηθηύνπ (ηνίβα TCPIP)

θπζηθό

εθαξκνγήο

κεηαθνξάο

δηθηύνπ

δεύμεο

Υινπνηεί ηηο θαηαλεκεκέλεο εθαξκνγέο

Yπεύζπλν γηα ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ από ηνλ έλα

θόκβν ζηνλ άιιν

Καζνξίδεη ηε δηαδξνκή πνπ ζα πάξεη έλα παθέην κέζσ ησλ

δξνκνινγεηώλ γηα λα θηάζεη ηνλ πξννξηζκό ηνπ

Φεηξίδεηαη κεηαθνξέο δεδνκέλσλ κεηαμύ γεηηνληθώλ

ζηνηρείσλ ηνπ δηθηύνπ

MAC Layer- 4

Δλζπιάθσζε

θπζηθό

εθαξκνγήο

κεηαθνξάο

δηθηύνπ

δεύμεο

Καζε επίπεδν

Λακβάλεη δεδνκέλα από ην αλώηεξν επίπεδν

Πξνζζέηεη επηθεθαιίδα θαη δεκηνπξγεί λέα κνλάδα δεδνκέλσλ

Πξνσζεί ηελ λέα κνλάδα ζην επόκελν επίπεδν

Μνληέιν επηπέδσλ Γηαδηθηύνπ (ηνίβα TCPIP)

Payload (data)

Payload (data)

Payload (data)

Payload (data)

H1

H1

Μήλπκα

Σκήκα

H2

H2H3

Datagram

frame

H1

Έλα ηεξκαηηθό θόκβνο (end-node) πνπ ζηέιλεη δεδνκέλα (πεγή)

MAC Layer- 5

Δλζπιάθσζε

MAC Layer- 6

Δπίπεδν δεύμεο

Υεηξίδεηαη κεηαθνξέο δεδνκέλσλ κεηαμύ γεηηνληθώλ ζηνηρείσλ ηνπ

δηθηύνπ

δειαδή ηε κεηαθνξά ηνπ πάλσ από κία δεύμε

ελώ ην επίπεδν δηθηύνπ ρεηξίδεηαη ηελ end-to-end (από ηνλ

απνζηνιέα ζηνλ παξαιήπηε) κεηαθνξά ηνπ παθέηνπ

Καζνξίδεηαη από ηελ ηερλνινγία ηεο δεύμεο επηθνηλσλίαο ησλ

γεηηνληθώλ ζηνηρείσλ

Παξαδείγκαηα

Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

Wireless LAN (eg ΗΔΔΔ80211)

MAC Layer- 7

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγηθά ζρόιηα

Σα datagrams κεηαθέξνληαη από δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια δεύμεο

κέζσ δηαθνξεηηθώλ δεύμεσλ (links)

Πρ Ethernet ζηελ πξώηε δεύμε ΗΔΔΔ80211 ζηε δεύηεξε δεύμε hellip

Κάζε πξσηόθνιιν δεύμεο δεδνκέλσλ παξέρεη δηαθνξεηηθέο ππεξεζίεο

Παξάδεηγκα-αλαινγία από ηηο κεηαθνξέο

Σαμίδη από Manhattan ζην Μύξηνο-Κξήηεο

ηξαίλν από ην Manhattan ζην JFK

αεξνπιάλν από ην JFK ζηελ Αζήλα

θαξάβη από ηελ Αζήλα ζην Ζξάθιεην

Λεσθνξείν από ην Ζξάθιεην ζηνλ Μύξην

ηνπξίζηαο= datagram

ηκήκα κεηαθνξάο = δεύμε επηθνηλωλίαο

ηξόπνο κεηαθνξάο= πξωηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

ηαμηδησηηθόο πξάθηνξαο = αιγόξηζκνο δξνκνιόγεζεο

MAC Layer- 8

Υξήζηκε Οξνινγία ζην Δπίπεδν Zεύμεο

Κόκβνπο (nodes) ζα νλνκάδνκε ηα hosts (ηεξκαηηθά) amp ηνπο routers(δξνκνινγεηέο)

Εεύμεηο (links) θαλάιηα επηθνηλσλίαο πνπ ελώλνπλζπλδένπλ γεηηνληθνύο θόκβνπο

frames επηπέδνπ δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ζηέιλεη

1 Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame επηπέδνπ δεύμεο θαη

2 κεηαδίδεη ην frame κέζσ ηεο δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ιακβάλεη

1 ιακβάλεη ην frame θαη

2 απνζπά ην datagram

MAC Layer- 9

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγήldquolinkrdquo

Πξσηόθνιια δεύμεηο δηαθνξεηηθώλ ηερλνινγηώλ

κπνξεί λα δηαθέξνπλ κεηαμύ ηνπο

MAC layer

Δίδε δεύμεσλ

Μνλόδξνκε (simplex) Δπηηξέπεη κεηάδνζε ζε κία

θαηεύζπλζε κόλν

Ζκηακθίδξνκε (half-duplex) επηηξέπεη κεηάδνζε ζε

νπνηαδήπνηε θαηεύζπλζε αιιά όρη ηαπηόρξνλα

Πιήξσο ακθίδξνκε (full duplex) επηηξέπεη ηαπηόρξνλε

κεηάδνζε θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο

MAC Layer- 11

Δπίπεδν δεύμεο δπν ηύπνη δεύμεσλ

εκείν ζε ζεκείν (Point-to-Point)

Μεηάδνζε (δηακνηξαδόκελν θαιώδην ή κέζν)

MAC Layer- 12

Σύπνη δεύμεσλ

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε (point-to-point)

Απνηεινύληαη από έλα κνλαδηθό sender ζην έλα άθξν ηεο δεύμεο

θαη από έλα κνλαδηθό receiver ζην άιιν άθξν ηεο

PPP γηα dial-up πξόζβαζε

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε κεηαμύ Ethernet switch and host

Σν MAC protocol είλαη απιό (ή θαη ldquoζρεδόλ αλύπαξθηνrdquo) sender can

send a frame whenever the link is idle hellip

Μεηάδνζε (broadcast) (δηακνηξαδόκελν κέζν)

Δρεη πνιιαπινύο sending θαη receiving θόκβνπο

Ο νπνηνζδήπνηε κπνξεί λα ζηείιεη έλα frame

Οινη νη ππόινηπνη ην ιακβάλνπλ

traditional Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

upstream HFC

ΗΔΔΔ80211 wireless LAN

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC layer

Θέκαηα πξνο ζπδήηεζε

Δξσηήζεηο απν ηα πξνεγνύκελα lectures

Δπίπεδν δεύμεο

Αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ

Σπραία πνιιάπιή πξόζβαζε ζην θαλάιη

MAC δηεπζύλζεηο

Βαζηζκέλν θπξίσο ζην Κεθ 5 βηβιίνπ Kurose

MAC Layer- 3

Μνληέιν επηπέδσλ Γηαδηθηύνπ (ηνίβα TCPIP)

θπζηθό

εθαξκνγήο

κεηαθνξάο

δηθηύνπ

δεύμεο

Υινπνηεί ηηο θαηαλεκεκέλεο εθαξκνγέο

Yπεύζπλν γηα ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ από ηνλ έλα

θόκβν ζηνλ άιιν

Καζνξίδεη ηε δηαδξνκή πνπ ζα πάξεη έλα παθέην κέζσ ησλ

δξνκνινγεηώλ γηα λα θηάζεη ηνλ πξννξηζκό ηνπ

Φεηξίδεηαη κεηαθνξέο δεδνκέλσλ κεηαμύ γεηηνληθώλ

ζηνηρείσλ ηνπ δηθηύνπ

MAC Layer- 4

Δλζπιάθσζε

θπζηθό

εθαξκνγήο

κεηαθνξάο

δηθηύνπ

δεύμεο

Καζε επίπεδν

Λακβάλεη δεδνκέλα από ην αλώηεξν επίπεδν

Πξνζζέηεη επηθεθαιίδα θαη δεκηνπξγεί λέα κνλάδα δεδνκέλσλ

Πξνσζεί ηελ λέα κνλάδα ζην επόκελν επίπεδν

Μνληέιν επηπέδσλ Γηαδηθηύνπ (ηνίβα TCPIP)

Payload (data)

Payload (data)

Payload (data)

Payload (data)

H1

H1

Μήλπκα

Σκήκα

H2

H2H3

Datagram

frame

H1

Έλα ηεξκαηηθό θόκβνο (end-node) πνπ ζηέιλεη δεδνκέλα (πεγή)

MAC Layer- 5

Δλζπιάθσζε

MAC Layer- 6

Δπίπεδν δεύμεο

Υεηξίδεηαη κεηαθνξέο δεδνκέλσλ κεηαμύ γεηηνληθώλ ζηνηρείσλ ηνπ

δηθηύνπ

δειαδή ηε κεηαθνξά ηνπ πάλσ από κία δεύμε

ελώ ην επίπεδν δηθηύνπ ρεηξίδεηαη ηελ end-to-end (από ηνλ

απνζηνιέα ζηνλ παξαιήπηε) κεηαθνξά ηνπ παθέηνπ

Καζνξίδεηαη από ηελ ηερλνινγία ηεο δεύμεο επηθνηλσλίαο ησλ

γεηηνληθώλ ζηνηρείσλ

Παξαδείγκαηα

Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

Wireless LAN (eg ΗΔΔΔ80211)

MAC Layer- 7

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγηθά ζρόιηα

Σα datagrams κεηαθέξνληαη από δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια δεύμεο

κέζσ δηαθνξεηηθώλ δεύμεσλ (links)

Πρ Ethernet ζηελ πξώηε δεύμε ΗΔΔΔ80211 ζηε δεύηεξε δεύμε hellip

Κάζε πξσηόθνιιν δεύμεο δεδνκέλσλ παξέρεη δηαθνξεηηθέο ππεξεζίεο

Παξάδεηγκα-αλαινγία από ηηο κεηαθνξέο

Σαμίδη από Manhattan ζην Μύξηνο-Κξήηεο

ηξαίλν από ην Manhattan ζην JFK

αεξνπιάλν από ην JFK ζηελ Αζήλα

θαξάβη από ηελ Αζήλα ζην Ζξάθιεην

Λεσθνξείν από ην Ζξάθιεην ζηνλ Μύξην

ηνπξίζηαο= datagram

ηκήκα κεηαθνξάο = δεύμε επηθνηλωλίαο

ηξόπνο κεηαθνξάο= πξωηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

ηαμηδησηηθόο πξάθηνξαο = αιγόξηζκνο δξνκνιόγεζεο

MAC Layer- 8

Υξήζηκε Οξνινγία ζην Δπίπεδν Zεύμεο

Κόκβνπο (nodes) ζα νλνκάδνκε ηα hosts (ηεξκαηηθά) amp ηνπο routers(δξνκνινγεηέο)

Εεύμεηο (links) θαλάιηα επηθνηλσλίαο πνπ ελώλνπλζπλδένπλ γεηηνληθνύο θόκβνπο

frames επηπέδνπ δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ζηέιλεη

1 Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame επηπέδνπ δεύμεο θαη

2 κεηαδίδεη ην frame κέζσ ηεο δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ιακβάλεη

1 ιακβάλεη ην frame θαη

2 απνζπά ην datagram

MAC Layer- 9

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγήldquolinkrdquo

Πξσηόθνιια δεύμεηο δηαθνξεηηθώλ ηερλνινγηώλ

κπνξεί λα δηαθέξνπλ κεηαμύ ηνπο

MAC layer

Δίδε δεύμεσλ

Μνλόδξνκε (simplex) Δπηηξέπεη κεηάδνζε ζε κία

θαηεύζπλζε κόλν

Ζκηακθίδξνκε (half-duplex) επηηξέπεη κεηάδνζε ζε

νπνηαδήπνηε θαηεύζπλζε αιιά όρη ηαπηόρξνλα

Πιήξσο ακθίδξνκε (full duplex) επηηξέπεη ηαπηόρξνλε

κεηάδνζε θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο

MAC Layer- 11

Δπίπεδν δεύμεο δπν ηύπνη δεύμεσλ

εκείν ζε ζεκείν (Point-to-Point)

Μεηάδνζε (δηακνηξαδόκελν θαιώδην ή κέζν)

MAC Layer- 12

Σύπνη δεύμεσλ

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε (point-to-point)

Απνηεινύληαη από έλα κνλαδηθό sender ζην έλα άθξν ηεο δεύμεο

θαη από έλα κνλαδηθό receiver ζην άιιν άθξν ηεο

PPP γηα dial-up πξόζβαζε

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε κεηαμύ Ethernet switch and host

Σν MAC protocol είλαη απιό (ή θαη ldquoζρεδόλ αλύπαξθηνrdquo) sender can

send a frame whenever the link is idle hellip

Μεηάδνζε (broadcast) (δηακνηξαδόκελν κέζν)

Δρεη πνιιαπινύο sending θαη receiving θόκβνπο

Ο νπνηνζδήπνηε κπνξεί λα ζηείιεη έλα frame

Οινη νη ππόινηπνη ην ιακβάλνπλ

traditional Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

upstream HFC

ΗΔΔΔ80211 wireless LAN

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 3

Μνληέιν επηπέδσλ Γηαδηθηύνπ (ηνίβα TCPIP)

θπζηθό

εθαξκνγήο

κεηαθνξάο

δηθηύνπ

δεύμεο

Υινπνηεί ηηο θαηαλεκεκέλεο εθαξκνγέο

Yπεύζπλν γηα ηε κεηαθνξά δεδνκέλσλ από ηνλ έλα

θόκβν ζηνλ άιιν

Καζνξίδεη ηε δηαδξνκή πνπ ζα πάξεη έλα παθέην κέζσ ησλ

δξνκνινγεηώλ γηα λα θηάζεη ηνλ πξννξηζκό ηνπ

Φεηξίδεηαη κεηαθνξέο δεδνκέλσλ κεηαμύ γεηηνληθώλ

ζηνηρείσλ ηνπ δηθηύνπ

MAC Layer- 4

Δλζπιάθσζε

θπζηθό

εθαξκνγήο

κεηαθνξάο

δηθηύνπ

δεύμεο

Καζε επίπεδν

Λακβάλεη δεδνκέλα από ην αλώηεξν επίπεδν

Πξνζζέηεη επηθεθαιίδα θαη δεκηνπξγεί λέα κνλάδα δεδνκέλσλ

Πξνσζεί ηελ λέα κνλάδα ζην επόκελν επίπεδν

Μνληέιν επηπέδσλ Γηαδηθηύνπ (ηνίβα TCPIP)

Payload (data)

Payload (data)

Payload (data)

Payload (data)

H1

H1

Μήλπκα

Σκήκα

H2

H2H3

Datagram

frame

H1

Έλα ηεξκαηηθό θόκβνο (end-node) πνπ ζηέιλεη δεδνκέλα (πεγή)

MAC Layer- 5

Δλζπιάθσζε

MAC Layer- 6

Δπίπεδν δεύμεο

Υεηξίδεηαη κεηαθνξέο δεδνκέλσλ κεηαμύ γεηηνληθώλ ζηνηρείσλ ηνπ

δηθηύνπ

δειαδή ηε κεηαθνξά ηνπ πάλσ από κία δεύμε

ελώ ην επίπεδν δηθηύνπ ρεηξίδεηαη ηελ end-to-end (από ηνλ

απνζηνιέα ζηνλ παξαιήπηε) κεηαθνξά ηνπ παθέηνπ

Καζνξίδεηαη από ηελ ηερλνινγία ηεο δεύμεο επηθνηλσλίαο ησλ

γεηηνληθώλ ζηνηρείσλ

Παξαδείγκαηα

Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

Wireless LAN (eg ΗΔΔΔ80211)

MAC Layer- 7

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγηθά ζρόιηα

Σα datagrams κεηαθέξνληαη από δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια δεύμεο

κέζσ δηαθνξεηηθώλ δεύμεσλ (links)

Πρ Ethernet ζηελ πξώηε δεύμε ΗΔΔΔ80211 ζηε δεύηεξε δεύμε hellip

Κάζε πξσηόθνιιν δεύμεο δεδνκέλσλ παξέρεη δηαθνξεηηθέο ππεξεζίεο

Παξάδεηγκα-αλαινγία από ηηο κεηαθνξέο

Σαμίδη από Manhattan ζην Μύξηνο-Κξήηεο

ηξαίλν από ην Manhattan ζην JFK

αεξνπιάλν από ην JFK ζηελ Αζήλα

θαξάβη από ηελ Αζήλα ζην Ζξάθιεην

Λεσθνξείν από ην Ζξάθιεην ζηνλ Μύξην

ηνπξίζηαο= datagram

ηκήκα κεηαθνξάο = δεύμε επηθνηλωλίαο

ηξόπνο κεηαθνξάο= πξωηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

ηαμηδησηηθόο πξάθηνξαο = αιγόξηζκνο δξνκνιόγεζεο

MAC Layer- 8

Υξήζηκε Οξνινγία ζην Δπίπεδν Zεύμεο

Κόκβνπο (nodes) ζα νλνκάδνκε ηα hosts (ηεξκαηηθά) amp ηνπο routers(δξνκνινγεηέο)

Εεύμεηο (links) θαλάιηα επηθνηλσλίαο πνπ ελώλνπλζπλδένπλ γεηηνληθνύο θόκβνπο

frames επηπέδνπ δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ζηέιλεη

1 Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame επηπέδνπ δεύμεο θαη

2 κεηαδίδεη ην frame κέζσ ηεο δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ιακβάλεη

1 ιακβάλεη ην frame θαη

2 απνζπά ην datagram

MAC Layer- 9

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγήldquolinkrdquo

Πξσηόθνιια δεύμεηο δηαθνξεηηθώλ ηερλνινγηώλ

κπνξεί λα δηαθέξνπλ κεηαμύ ηνπο

MAC layer

Δίδε δεύμεσλ

Μνλόδξνκε (simplex) Δπηηξέπεη κεηάδνζε ζε κία

θαηεύζπλζε κόλν

Ζκηακθίδξνκε (half-duplex) επηηξέπεη κεηάδνζε ζε

νπνηαδήπνηε θαηεύζπλζε αιιά όρη ηαπηόρξνλα

Πιήξσο ακθίδξνκε (full duplex) επηηξέπεη ηαπηόρξνλε

κεηάδνζε θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο

MAC Layer- 11

Δπίπεδν δεύμεο δπν ηύπνη δεύμεσλ

εκείν ζε ζεκείν (Point-to-Point)

Μεηάδνζε (δηακνηξαδόκελν θαιώδην ή κέζν)

MAC Layer- 12

Σύπνη δεύμεσλ

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε (point-to-point)

Απνηεινύληαη από έλα κνλαδηθό sender ζην έλα άθξν ηεο δεύμεο

θαη από έλα κνλαδηθό receiver ζην άιιν άθξν ηεο

PPP γηα dial-up πξόζβαζε

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε κεηαμύ Ethernet switch and host

Σν MAC protocol είλαη απιό (ή θαη ldquoζρεδόλ αλύπαξθηνrdquo) sender can

send a frame whenever the link is idle hellip

Μεηάδνζε (broadcast) (δηακνηξαδόκελν κέζν)

Δρεη πνιιαπινύο sending θαη receiving θόκβνπο

Ο νπνηνζδήπνηε κπνξεί λα ζηείιεη έλα frame

Οινη νη ππόινηπνη ην ιακβάλνπλ

traditional Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

upstream HFC

ΗΔΔΔ80211 wireless LAN

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 4

Δλζπιάθσζε

θπζηθό

εθαξκνγήο

κεηαθνξάο

δηθηύνπ

δεύμεο

Καζε επίπεδν

Λακβάλεη δεδνκέλα από ην αλώηεξν επίπεδν

Πξνζζέηεη επηθεθαιίδα θαη δεκηνπξγεί λέα κνλάδα δεδνκέλσλ

Πξνσζεί ηελ λέα κνλάδα ζην επόκελν επίπεδν

Μνληέιν επηπέδσλ Γηαδηθηύνπ (ηνίβα TCPIP)

Payload (data)

Payload (data)

Payload (data)

Payload (data)

H1

H1

Μήλπκα

Σκήκα

H2

H2H3

Datagram

frame

H1

Έλα ηεξκαηηθό θόκβνο (end-node) πνπ ζηέιλεη δεδνκέλα (πεγή)

MAC Layer- 5

Δλζπιάθσζε

MAC Layer- 6

Δπίπεδν δεύμεο

Υεηξίδεηαη κεηαθνξέο δεδνκέλσλ κεηαμύ γεηηνληθώλ ζηνηρείσλ ηνπ

δηθηύνπ

δειαδή ηε κεηαθνξά ηνπ πάλσ από κία δεύμε

ελώ ην επίπεδν δηθηύνπ ρεηξίδεηαη ηελ end-to-end (από ηνλ

απνζηνιέα ζηνλ παξαιήπηε) κεηαθνξά ηνπ παθέηνπ

Καζνξίδεηαη από ηελ ηερλνινγία ηεο δεύμεο επηθνηλσλίαο ησλ

γεηηνληθώλ ζηνηρείσλ

Παξαδείγκαηα

Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

Wireless LAN (eg ΗΔΔΔ80211)

MAC Layer- 7

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγηθά ζρόιηα

Σα datagrams κεηαθέξνληαη από δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια δεύμεο

κέζσ δηαθνξεηηθώλ δεύμεσλ (links)

Πρ Ethernet ζηελ πξώηε δεύμε ΗΔΔΔ80211 ζηε δεύηεξε δεύμε hellip

Κάζε πξσηόθνιιν δεύμεο δεδνκέλσλ παξέρεη δηαθνξεηηθέο ππεξεζίεο

Παξάδεηγκα-αλαινγία από ηηο κεηαθνξέο

Σαμίδη από Manhattan ζην Μύξηνο-Κξήηεο

ηξαίλν από ην Manhattan ζην JFK

αεξνπιάλν από ην JFK ζηελ Αζήλα

θαξάβη από ηελ Αζήλα ζην Ζξάθιεην

Λεσθνξείν από ην Ζξάθιεην ζηνλ Μύξην

ηνπξίζηαο= datagram

ηκήκα κεηαθνξάο = δεύμε επηθνηλωλίαο

ηξόπνο κεηαθνξάο= πξωηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

ηαμηδησηηθόο πξάθηνξαο = αιγόξηζκνο δξνκνιόγεζεο

MAC Layer- 8

Υξήζηκε Οξνινγία ζην Δπίπεδν Zεύμεο

Κόκβνπο (nodes) ζα νλνκάδνκε ηα hosts (ηεξκαηηθά) amp ηνπο routers(δξνκνινγεηέο)

Εεύμεηο (links) θαλάιηα επηθνηλσλίαο πνπ ελώλνπλζπλδένπλ γεηηνληθνύο θόκβνπο

frames επηπέδνπ δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ζηέιλεη

1 Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame επηπέδνπ δεύμεο θαη

2 κεηαδίδεη ην frame κέζσ ηεο δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ιακβάλεη

1 ιακβάλεη ην frame θαη

2 απνζπά ην datagram

MAC Layer- 9

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγήldquolinkrdquo

Πξσηόθνιια δεύμεηο δηαθνξεηηθώλ ηερλνινγηώλ

κπνξεί λα δηαθέξνπλ κεηαμύ ηνπο

MAC layer

Δίδε δεύμεσλ

Μνλόδξνκε (simplex) Δπηηξέπεη κεηάδνζε ζε κία

θαηεύζπλζε κόλν

Ζκηακθίδξνκε (half-duplex) επηηξέπεη κεηάδνζε ζε

νπνηαδήπνηε θαηεύζπλζε αιιά όρη ηαπηόρξνλα

Πιήξσο ακθίδξνκε (full duplex) επηηξέπεη ηαπηόρξνλε

κεηάδνζε θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο

MAC Layer- 11

Δπίπεδν δεύμεο δπν ηύπνη δεύμεσλ

εκείν ζε ζεκείν (Point-to-Point)

Μεηάδνζε (δηακνηξαδόκελν θαιώδην ή κέζν)

MAC Layer- 12

Σύπνη δεύμεσλ

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε (point-to-point)

Απνηεινύληαη από έλα κνλαδηθό sender ζην έλα άθξν ηεο δεύμεο

θαη από έλα κνλαδηθό receiver ζην άιιν άθξν ηεο

PPP γηα dial-up πξόζβαζε

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε κεηαμύ Ethernet switch and host

Σν MAC protocol είλαη απιό (ή θαη ldquoζρεδόλ αλύπαξθηνrdquo) sender can

send a frame whenever the link is idle hellip

Μεηάδνζε (broadcast) (δηακνηξαδόκελν κέζν)

Δρεη πνιιαπινύο sending θαη receiving θόκβνπο

Ο νπνηνζδήπνηε κπνξεί λα ζηείιεη έλα frame

Οινη νη ππόινηπνη ην ιακβάλνπλ

traditional Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

upstream HFC

ΗΔΔΔ80211 wireless LAN

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 5

Δλζπιάθσζε

MAC Layer- 6

Δπίπεδν δεύμεο

Υεηξίδεηαη κεηαθνξέο δεδνκέλσλ κεηαμύ γεηηνληθώλ ζηνηρείσλ ηνπ

δηθηύνπ

δειαδή ηε κεηαθνξά ηνπ πάλσ από κία δεύμε

ελώ ην επίπεδν δηθηύνπ ρεηξίδεηαη ηελ end-to-end (από ηνλ

απνζηνιέα ζηνλ παξαιήπηε) κεηαθνξά ηνπ παθέηνπ

Καζνξίδεηαη από ηελ ηερλνινγία ηεο δεύμεο επηθνηλσλίαο ησλ

γεηηνληθώλ ζηνηρείσλ

Παξαδείγκαηα

Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

Wireless LAN (eg ΗΔΔΔ80211)

MAC Layer- 7

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγηθά ζρόιηα

Σα datagrams κεηαθέξνληαη από δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια δεύμεο

κέζσ δηαθνξεηηθώλ δεύμεσλ (links)

Πρ Ethernet ζηελ πξώηε δεύμε ΗΔΔΔ80211 ζηε δεύηεξε δεύμε hellip

Κάζε πξσηόθνιιν δεύμεο δεδνκέλσλ παξέρεη δηαθνξεηηθέο ππεξεζίεο

Παξάδεηγκα-αλαινγία από ηηο κεηαθνξέο

Σαμίδη από Manhattan ζην Μύξηνο-Κξήηεο

ηξαίλν από ην Manhattan ζην JFK

αεξνπιάλν από ην JFK ζηελ Αζήλα

θαξάβη από ηελ Αζήλα ζην Ζξάθιεην

Λεσθνξείν από ην Ζξάθιεην ζηνλ Μύξην

ηνπξίζηαο= datagram

ηκήκα κεηαθνξάο = δεύμε επηθνηλωλίαο

ηξόπνο κεηαθνξάο= πξωηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

ηαμηδησηηθόο πξάθηνξαο = αιγόξηζκνο δξνκνιόγεζεο

MAC Layer- 8

Υξήζηκε Οξνινγία ζην Δπίπεδν Zεύμεο

Κόκβνπο (nodes) ζα νλνκάδνκε ηα hosts (ηεξκαηηθά) amp ηνπο routers(δξνκνινγεηέο)

Εεύμεηο (links) θαλάιηα επηθνηλσλίαο πνπ ελώλνπλζπλδένπλ γεηηνληθνύο θόκβνπο

frames επηπέδνπ δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ζηέιλεη

1 Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame επηπέδνπ δεύμεο θαη

2 κεηαδίδεη ην frame κέζσ ηεο δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ιακβάλεη

1 ιακβάλεη ην frame θαη

2 απνζπά ην datagram

MAC Layer- 9

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγήldquolinkrdquo

Πξσηόθνιια δεύμεηο δηαθνξεηηθώλ ηερλνινγηώλ

κπνξεί λα δηαθέξνπλ κεηαμύ ηνπο

MAC layer

Δίδε δεύμεσλ

Μνλόδξνκε (simplex) Δπηηξέπεη κεηάδνζε ζε κία

θαηεύζπλζε κόλν

Ζκηακθίδξνκε (half-duplex) επηηξέπεη κεηάδνζε ζε

νπνηαδήπνηε θαηεύζπλζε αιιά όρη ηαπηόρξνλα

Πιήξσο ακθίδξνκε (full duplex) επηηξέπεη ηαπηόρξνλε

κεηάδνζε θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο

MAC Layer- 11

Δπίπεδν δεύμεο δπν ηύπνη δεύμεσλ

εκείν ζε ζεκείν (Point-to-Point)

Μεηάδνζε (δηακνηξαδόκελν θαιώδην ή κέζν)

MAC Layer- 12

Σύπνη δεύμεσλ

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε (point-to-point)

Απνηεινύληαη από έλα κνλαδηθό sender ζην έλα άθξν ηεο δεύμεο

θαη από έλα κνλαδηθό receiver ζην άιιν άθξν ηεο

PPP γηα dial-up πξόζβαζε

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε κεηαμύ Ethernet switch and host

Σν MAC protocol είλαη απιό (ή θαη ldquoζρεδόλ αλύπαξθηνrdquo) sender can

send a frame whenever the link is idle hellip

Μεηάδνζε (broadcast) (δηακνηξαδόκελν κέζν)

Δρεη πνιιαπινύο sending θαη receiving θόκβνπο

Ο νπνηνζδήπνηε κπνξεί λα ζηείιεη έλα frame

Οινη νη ππόινηπνη ην ιακβάλνπλ

traditional Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

upstream HFC

ΗΔΔΔ80211 wireless LAN

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 6

Δπίπεδν δεύμεο

Υεηξίδεηαη κεηαθνξέο δεδνκέλσλ κεηαμύ γεηηνληθώλ ζηνηρείσλ ηνπ

δηθηύνπ

δειαδή ηε κεηαθνξά ηνπ πάλσ από κία δεύμε

ελώ ην επίπεδν δηθηύνπ ρεηξίδεηαη ηελ end-to-end (από ηνλ

απνζηνιέα ζηνλ παξαιήπηε) κεηαθνξά ηνπ παθέηνπ

Καζνξίδεηαη από ηελ ηερλνινγία ηεο δεύμεο επηθνηλσλίαο ησλ

γεηηνληθώλ ζηνηρείσλ

Παξαδείγκαηα

Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

Wireless LAN (eg ΗΔΔΔ80211)

MAC Layer- 7

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγηθά ζρόιηα

Σα datagrams κεηαθέξνληαη από δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια δεύμεο

κέζσ δηαθνξεηηθώλ δεύμεσλ (links)

Πρ Ethernet ζηελ πξώηε δεύμε ΗΔΔΔ80211 ζηε δεύηεξε δεύμε hellip

Κάζε πξσηόθνιιν δεύμεο δεδνκέλσλ παξέρεη δηαθνξεηηθέο ππεξεζίεο

Παξάδεηγκα-αλαινγία από ηηο κεηαθνξέο

Σαμίδη από Manhattan ζην Μύξηνο-Κξήηεο

ηξαίλν από ην Manhattan ζην JFK

αεξνπιάλν από ην JFK ζηελ Αζήλα

θαξάβη από ηελ Αζήλα ζην Ζξάθιεην

Λεσθνξείν από ην Ζξάθιεην ζηνλ Μύξην

ηνπξίζηαο= datagram

ηκήκα κεηαθνξάο = δεύμε επηθνηλωλίαο

ηξόπνο κεηαθνξάο= πξωηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

ηαμηδησηηθόο πξάθηνξαο = αιγόξηζκνο δξνκνιόγεζεο

MAC Layer- 8

Υξήζηκε Οξνινγία ζην Δπίπεδν Zεύμεο

Κόκβνπο (nodes) ζα νλνκάδνκε ηα hosts (ηεξκαηηθά) amp ηνπο routers(δξνκνινγεηέο)

Εεύμεηο (links) θαλάιηα επηθνηλσλίαο πνπ ελώλνπλζπλδένπλ γεηηνληθνύο θόκβνπο

frames επηπέδνπ δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ζηέιλεη

1 Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame επηπέδνπ δεύμεο θαη

2 κεηαδίδεη ην frame κέζσ ηεο δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ιακβάλεη

1 ιακβάλεη ην frame θαη

2 απνζπά ην datagram

MAC Layer- 9

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγήldquolinkrdquo

Πξσηόθνιια δεύμεηο δηαθνξεηηθώλ ηερλνινγηώλ

κπνξεί λα δηαθέξνπλ κεηαμύ ηνπο

MAC layer

Δίδε δεύμεσλ

Μνλόδξνκε (simplex) Δπηηξέπεη κεηάδνζε ζε κία

θαηεύζπλζε κόλν

Ζκηακθίδξνκε (half-duplex) επηηξέπεη κεηάδνζε ζε

νπνηαδήπνηε θαηεύζπλζε αιιά όρη ηαπηόρξνλα

Πιήξσο ακθίδξνκε (full duplex) επηηξέπεη ηαπηόρξνλε

κεηάδνζε θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο

MAC Layer- 11

Δπίπεδν δεύμεο δπν ηύπνη δεύμεσλ

εκείν ζε ζεκείν (Point-to-Point)

Μεηάδνζε (δηακνηξαδόκελν θαιώδην ή κέζν)

MAC Layer- 12

Σύπνη δεύμεσλ

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε (point-to-point)

Απνηεινύληαη από έλα κνλαδηθό sender ζην έλα άθξν ηεο δεύμεο

θαη από έλα κνλαδηθό receiver ζην άιιν άθξν ηεο

PPP γηα dial-up πξόζβαζε

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε κεηαμύ Ethernet switch and host

Σν MAC protocol είλαη απιό (ή θαη ldquoζρεδόλ αλύπαξθηνrdquo) sender can

send a frame whenever the link is idle hellip

Μεηάδνζε (broadcast) (δηακνηξαδόκελν κέζν)

Δρεη πνιιαπινύο sending θαη receiving θόκβνπο

Ο νπνηνζδήπνηε κπνξεί λα ζηείιεη έλα frame

Οινη νη ππόινηπνη ην ιακβάλνπλ

traditional Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

upstream HFC

ΗΔΔΔ80211 wireless LAN

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 7

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγηθά ζρόιηα

Σα datagrams κεηαθέξνληαη από δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια δεύμεο

κέζσ δηαθνξεηηθώλ δεύμεσλ (links)

Πρ Ethernet ζηελ πξώηε δεύμε ΗΔΔΔ80211 ζηε δεύηεξε δεύμε hellip

Κάζε πξσηόθνιιν δεύμεο δεδνκέλσλ παξέρεη δηαθνξεηηθέο ππεξεζίεο

Παξάδεηγκα-αλαινγία από ηηο κεηαθνξέο

Σαμίδη από Manhattan ζην Μύξηνο-Κξήηεο

ηξαίλν από ην Manhattan ζην JFK

αεξνπιάλν από ην JFK ζηελ Αζήλα

θαξάβη από ηελ Αζήλα ζην Ζξάθιεην

Λεσθνξείν από ην Ζξάθιεην ζηνλ Μύξην

ηνπξίζηαο= datagram

ηκήκα κεηαθνξάο = δεύμε επηθνηλωλίαο

ηξόπνο κεηαθνξάο= πξωηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

ηαμηδησηηθόο πξάθηνξαο = αιγόξηζκνο δξνκνιόγεζεο

MAC Layer- 8

Υξήζηκε Οξνινγία ζην Δπίπεδν Zεύμεο

Κόκβνπο (nodes) ζα νλνκάδνκε ηα hosts (ηεξκαηηθά) amp ηνπο routers(δξνκνινγεηέο)

Εεύμεηο (links) θαλάιηα επηθνηλσλίαο πνπ ελώλνπλζπλδένπλ γεηηνληθνύο θόκβνπο

frames επηπέδνπ δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ζηέιλεη

1 Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame επηπέδνπ δεύμεο θαη

2 κεηαδίδεη ην frame κέζσ ηεο δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ιακβάλεη

1 ιακβάλεη ην frame θαη

2 απνζπά ην datagram

MAC Layer- 9

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγήldquolinkrdquo

Πξσηόθνιια δεύμεηο δηαθνξεηηθώλ ηερλνινγηώλ

κπνξεί λα δηαθέξνπλ κεηαμύ ηνπο

MAC layer

Δίδε δεύμεσλ

Μνλόδξνκε (simplex) Δπηηξέπεη κεηάδνζε ζε κία

θαηεύζπλζε κόλν

Ζκηακθίδξνκε (half-duplex) επηηξέπεη κεηάδνζε ζε

νπνηαδήπνηε θαηεύζπλζε αιιά όρη ηαπηόρξνλα

Πιήξσο ακθίδξνκε (full duplex) επηηξέπεη ηαπηόρξνλε

κεηάδνζε θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο

MAC Layer- 11

Δπίπεδν δεύμεο δπν ηύπνη δεύμεσλ

εκείν ζε ζεκείν (Point-to-Point)

Μεηάδνζε (δηακνηξαδόκελν θαιώδην ή κέζν)

MAC Layer- 12

Σύπνη δεύμεσλ

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε (point-to-point)

Απνηεινύληαη από έλα κνλαδηθό sender ζην έλα άθξν ηεο δεύμεο

θαη από έλα κνλαδηθό receiver ζην άιιν άθξν ηεο

PPP γηα dial-up πξόζβαζε

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε κεηαμύ Ethernet switch and host

Σν MAC protocol είλαη απιό (ή θαη ldquoζρεδόλ αλύπαξθηνrdquo) sender can

send a frame whenever the link is idle hellip

Μεηάδνζε (broadcast) (δηακνηξαδόκελν κέζν)

Δρεη πνιιαπινύο sending θαη receiving θόκβνπο

Ο νπνηνζδήπνηε κπνξεί λα ζηείιεη έλα frame

Οινη νη ππόινηπνη ην ιακβάλνπλ

traditional Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

upstream HFC

ΗΔΔΔ80211 wireless LAN

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 8

Υξήζηκε Οξνινγία ζην Δπίπεδν Zεύμεο

Κόκβνπο (nodes) ζα νλνκάδνκε ηα hosts (ηεξκαηηθά) amp ηνπο routers(δξνκνινγεηέο)

Εεύμεηο (links) θαλάιηα επηθνηλσλίαο πνπ ελώλνπλζπλδένπλ γεηηνληθνύο θόκβνπο

frames επηπέδνπ δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ζηέιλεη

1 Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame επηπέδνπ δεύμεο θαη

2 κεηαδίδεη ην frame κέζσ ηεο δεύμεο

Ο θόκβνο πνπ ιακβάλεη

1 ιακβάλεη ην frame θαη

2 απνζπά ην datagram

MAC Layer- 9

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγήldquolinkrdquo

Πξσηόθνιια δεύμεηο δηαθνξεηηθώλ ηερλνινγηώλ

κπνξεί λα δηαθέξνπλ κεηαμύ ηνπο

MAC layer

Δίδε δεύμεσλ

Μνλόδξνκε (simplex) Δπηηξέπεη κεηάδνζε ζε κία

θαηεύζπλζε κόλν

Ζκηακθίδξνκε (half-duplex) επηηξέπεη κεηάδνζε ζε

νπνηαδήπνηε θαηεύζπλζε αιιά όρη ηαπηόρξνλα

Πιήξσο ακθίδξνκε (full duplex) επηηξέπεη ηαπηόρξνλε

κεηάδνζε θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο

MAC Layer- 11

Δπίπεδν δεύμεο δπν ηύπνη δεύμεσλ

εκείν ζε ζεκείν (Point-to-Point)

Μεηάδνζε (δηακνηξαδόκελν θαιώδην ή κέζν)

MAC Layer- 12

Σύπνη δεύμεσλ

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε (point-to-point)

Απνηεινύληαη από έλα κνλαδηθό sender ζην έλα άθξν ηεο δεύμεο

θαη από έλα κνλαδηθό receiver ζην άιιν άθξν ηεο

PPP γηα dial-up πξόζβαζε

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε κεηαμύ Ethernet switch and host

Σν MAC protocol είλαη απιό (ή θαη ldquoζρεδόλ αλύπαξθηνrdquo) sender can

send a frame whenever the link is idle hellip

Μεηάδνζε (broadcast) (δηακνηξαδόκελν κέζν)

Δρεη πνιιαπινύο sending θαη receiving θόκβνπο

Ο νπνηνζδήπνηε κπνξεί λα ζηείιεη έλα frame

Οινη νη ππόινηπνη ην ιακβάλνπλ

traditional Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

upstream HFC

ΗΔΔΔ80211 wireless LAN

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 9

Δπίπεδν δεύμεο εηζαγσγήldquolinkrdquo

Πξσηόθνιια δεύμεηο δηαθνξεηηθώλ ηερλνινγηώλ

κπνξεί λα δηαθέξνπλ κεηαμύ ηνπο

MAC layer

Δίδε δεύμεσλ

Μνλόδξνκε (simplex) Δπηηξέπεη κεηάδνζε ζε κία

θαηεύζπλζε κόλν

Ζκηακθίδξνκε (half-duplex) επηηξέπεη κεηάδνζε ζε

νπνηαδήπνηε θαηεύζπλζε αιιά όρη ηαπηόρξνλα

Πιήξσο ακθίδξνκε (full duplex) επηηξέπεη ηαπηόρξνλε

κεηάδνζε θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο

MAC Layer- 11

Δπίπεδν δεύμεο δπν ηύπνη δεύμεσλ

εκείν ζε ζεκείν (Point-to-Point)

Μεηάδνζε (δηακνηξαδόκελν θαιώδην ή κέζν)

MAC Layer- 12

Σύπνη δεύμεσλ

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε (point-to-point)

Απνηεινύληαη από έλα κνλαδηθό sender ζην έλα άθξν ηεο δεύμεο

θαη από έλα κνλαδηθό receiver ζην άιιν άθξν ηεο

PPP γηα dial-up πξόζβαζε

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε κεηαμύ Ethernet switch and host

Σν MAC protocol είλαη απιό (ή θαη ldquoζρεδόλ αλύπαξθηνrdquo) sender can

send a frame whenever the link is idle hellip

Μεηάδνζε (broadcast) (δηακνηξαδόκελν κέζν)

Δρεη πνιιαπινύο sending θαη receiving θόκβνπο

Ο νπνηνζδήπνηε κπνξεί λα ζηείιεη έλα frame

Οινη νη ππόινηπνη ην ιακβάλνπλ

traditional Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

upstream HFC

ΗΔΔΔ80211 wireless LAN

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC layer

Δίδε δεύμεσλ

Μνλόδξνκε (simplex) Δπηηξέπεη κεηάδνζε ζε κία

θαηεύζπλζε κόλν

Ζκηακθίδξνκε (half-duplex) επηηξέπεη κεηάδνζε ζε

νπνηαδήπνηε θαηεύζπλζε αιιά όρη ηαπηόρξνλα

Πιήξσο ακθίδξνκε (full duplex) επηηξέπεη ηαπηόρξνλε

κεηάδνζε θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο

MAC Layer- 11

Δπίπεδν δεύμεο δπν ηύπνη δεύμεσλ

εκείν ζε ζεκείν (Point-to-Point)

Μεηάδνζε (δηακνηξαδόκελν θαιώδην ή κέζν)

MAC Layer- 12

Σύπνη δεύμεσλ

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε (point-to-point)

Απνηεινύληαη από έλα κνλαδηθό sender ζην έλα άθξν ηεο δεύμεο

θαη από έλα κνλαδηθό receiver ζην άιιν άθξν ηεο

PPP γηα dial-up πξόζβαζε

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε κεηαμύ Ethernet switch and host

Σν MAC protocol είλαη απιό (ή θαη ldquoζρεδόλ αλύπαξθηνrdquo) sender can

send a frame whenever the link is idle hellip

Μεηάδνζε (broadcast) (δηακνηξαδόκελν κέζν)

Δρεη πνιιαπινύο sending θαη receiving θόκβνπο

Ο νπνηνζδήπνηε κπνξεί λα ζηείιεη έλα frame

Οινη νη ππόινηπνη ην ιακβάλνπλ

traditional Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

upstream HFC

ΗΔΔΔ80211 wireless LAN

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 11

Δπίπεδν δεύμεο δπν ηύπνη δεύμεσλ

εκείν ζε ζεκείν (Point-to-Point)

Μεηάδνζε (δηακνηξαδόκελν θαιώδην ή κέζν)

MAC Layer- 12

Σύπνη δεύμεσλ

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε (point-to-point)

Απνηεινύληαη από έλα κνλαδηθό sender ζην έλα άθξν ηεο δεύμεο

θαη από έλα κνλαδηθό receiver ζην άιιν άθξν ηεο

PPP γηα dial-up πξόζβαζε

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε κεηαμύ Ethernet switch and host

Σν MAC protocol είλαη απιό (ή θαη ldquoζρεδόλ αλύπαξθηνrdquo) sender can

send a frame whenever the link is idle hellip

Μεηάδνζε (broadcast) (δηακνηξαδόκελν κέζν)

Δρεη πνιιαπινύο sending θαη receiving θόκβνπο

Ο νπνηνζδήπνηε κπνξεί λα ζηείιεη έλα frame

Οινη νη ππόινηπνη ην ιακβάλνπλ

traditional Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

upstream HFC

ΗΔΔΔ80211 wireless LAN

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 12

Σύπνη δεύμεσλ

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε (point-to-point)

Απνηεινύληαη από έλα κνλαδηθό sender ζην έλα άθξν ηεο δεύμεο

θαη από έλα κνλαδηθό receiver ζην άιιν άθξν ηεο

PPP γηα dial-up πξόζβαζε

εκείν πξνο ζεκείν δεύμε κεηαμύ Ethernet switch and host

Σν MAC protocol είλαη απιό (ή θαη ldquoζρεδόλ αλύπαξθηνrdquo) sender can

send a frame whenever the link is idle hellip

Μεηάδνζε (broadcast) (δηακνηξαδόκελν κέζν)

Δρεη πνιιαπινύο sending θαη receiving θόκβνπο

Ο νπνηνζδήπνηε κπνξεί λα ζηείιεη έλα frame

Οινη νη ππόινηπνη ην ιακβάλνπλ

traditional Ethernet (ΗΔΔΔ8023)

upstream HFC

ΗΔΔΔ80211 wireless LAN

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 13

Δπηθνηλσλία πξνζαξκνζηώλ (adapters)

Σν επίπεδν δεύμεο πινπνηείηαη ζε έλαλ adapter ( NIC)

πρ Ethernet PCMCI IEEE80211 θάξηεο

Απνζηέιινπζα πιεπξά

Δλζπιαθώλεη ην datagram ζε έλα frame

Πξνζζέηεη bits ειέγρνπ ιαζώλ ειέγρνπ ξνήο θηι

Λακβάλνπζα πιεπξά

Κνηηάεη γηα ιάζε έιεγρν ξνήο θηι

Απνζπά ην datagram θαη ην πξνσζεί ζηνλ ιακβάλνληα θόκβν

Γελ δηαθόπηεη ηνλ παηξηθόηνπηθό θόκβν (node) όηαλ ιακβάλεη datagram πνπ

πξννξίδεηαη γηα άιιν θόκβν

Ο adapter είλαη εκηαπηόλνκνο

Δπίπεδν δεύμεο θαη θπζηθό επίπεδν

sendingnode

frame

receivingnode

datagram

frame

adapter adapter

link layer protocol

Κάησ από ηνλ έιεγρν

ηνπ ηνπηθνύ θόκβνπ

Μνηξάδεηαη κε απηόλ

power amp busses

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 14

Πξνζαξκνζηέο (adapters)

O adapter πεξηιακβάλεη RAM DSP (Digital Signal Processing) chips δίαπινπο(bus)

δηεπαθή δεύμεο amp κνηξάδεηαη ηελ ελέξγεηα amp ηνπο δίαπινπο κε ηνλ παηξηθό θόκβν

Bus

Interface

Link

Interface

Adaptor card

Node

Node IO

Bus

Network Link

ππεύζπλν γηα ηελ επηθνηλσλία κε ηνλ παηξηθό θόκβν ηνπ adapter

Μεηαθέξεη δεδνκέλα amp πιεξνθνξίεο ειέγρνπ κεηαμύ adapter-παηξηθνύ θόκβνπ

Υινπνηεί ην πξσηόθνιιν επηπέδνπ δεύμεο

Παξέρεη πιαηζίσζε (framing) απνπιαηζίσζε (deframing)

αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιαζώλ κεραληζκό ηπραίαο πξόζβαζεο

Errors may occur

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 15

Τπεξεζίεο ζην Δπίπεδν δεύμεο

Πιαηζίσζε πξόζβαζε δεύμεο (framing link access)

Δλζπιάθσζε ηνπ datagram ηνπ επηπέδνπ δηθηύνπ ζε frame πξνζζήθε

επηθεθαιίδαο (header) νπξάο (trailer)

Πξόζβαζε ζην θαλάιη αλ είλαη κέζν δηακνηξαδόκελεο πξόζβαζεο

Οη ldquoMACrdquo δηεπζύλζεηο ησλ επηθεθαιίδσλ frames ρξεζηκνπνηνύληαη

γηα λα πξνζδηνξίζνπλ ηελ πεγή θαη ηνλ πξννξηζκό

δηαθνξεηηθό από ηελ δηεύζπλζε ΗP

Αμηόπηζηε κεηάδνζε παθέησλ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ

Σπάληα ρξεζηκνπνηείηαη ζε δεύμεηο κε ρακειέο πηζαλόηεηεο ιάζνπο

(πρ fiber)

κσο ρξεζηκνπνηείηαη ζε αζύξκαηεο δεύμεηο πνπ ραξαθηεξίδνληαη

από πςειά πνζνζηά ιαζώλ

Παξόκνην ζέκα αμηόπηζηεο κεηάδνζεο ππάξρεη amp ζην επίπεδν δηθηύνπ

(UDP TCP)

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 16

Τπεξεζίεο επηπέδνπ δεύμεο (πεξηζζόηεξα)

Έιεγρνο ξνήο (flow control)

Έιεγρνο ξπζκνύ κεηαμύ γεηηνληθώλ θόκβσλ απνζηνιέσλ amp παξαιεπηώλ

Αλίρλεπζε ιαζώλ (error detection)

Λάζε πξνθαινύληαη από εμαζζέλεζε ηνπ ζήκαηνο ζόξπβν

Ο παξαιήπηεο αλαθαιύπηεη ηελ ύπαξμε ιαζώλ

ndash ηέιλεη ζήκα ζηνλ απνζηνιέα γηα επαλαπνζηνιή ή απνξξίπηεη ην

frame

ndash Τπάξρεη πηζαλόηεηα λα έρνκε ζηνλ δέθηε παθέην κε undetected

errors amp ην παθέην λα πξνσζεζεί ζην επίπεδν δηθηύνπ

Δηόξζωζε ιαζώλ (error correction)

Ο παξαιήπηεο βξίζθεη θαη δηνξζώλεη ηα ιαλζαζκέλα bit ρσξίο λα

θαηαθύγεη ζηελ επαλαπνζηνιή

Ηκηακθίδξνκν (half-duplex) θαη πιήξωο ακθίδξνκν (full-duplex)

Με ην εκηακθίδξνκν νη θόκβνη θαη ζηηο δύν άθξεο ηεο δεύμεο κπνξνύλ

λα κεηαδίδνπλ αιιά όρη ηαπηόρξνλα

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 17

Αλίρλεπζε ιαζώλ

Μπνξνύκε λα κεηώζνκε ηε πηζαλόηεηα κε-αλίρλεπζεο ιαζώλ

ρξεζηκνπνηώληαο πην έμππλνπο αιγνξίζκνπο

Ωζηόζν έηζη κπνξεί λα απμήζνκε

ηε θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ παθέησλ ιόγσ απμεκέλσλ

ππνινγηζκώλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Από ηελ άιιε έηζη κπνξεί λα απνθύγνκε ηα retransmissions

ηα νπνία επίζεο απμάλνπλ ηελ θαζπζηέξεζε ηεο πξνώζεζεο ησλ

παθέησλ θαη ηε κεηάδνζε πεξηζζνηέξσλ bits

Σερληθέο

Έιεγρνη ηζνηηκίαο (parity checks)

Άζξνηζκα ειέγρνπ (checksumming ζπλήζσο ζην επίπεδν

κεηαθνξάο)

Κπθιηθόο έιεγρνο πιενλαζκνύ (cyclic redundancy check

ζπλήζσο ζην MAC επίπεδν ζηνλ adapter)

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 18

Αλίρλεπζε Λάζνπο

EDC= Error Detection and Correction bits (redundancy)D = Data πνμζηαηεύεηαη από ημκ έιεγπμ ιαζώκ μπμνεί κα πενηιαμβάκεη ημήμαηα ηεξ επηθεθαιίδαξ

bull Η ακίπκεοζε ιαζώκ δεκ είκαη 100 αληόπηζηεbull Τμ πνωηόθμιιμ μπμνεί κα πάζεη θάπμηα ιάζε αιιά ζπάκηαbull μεγαιύηενμ EDC ημήμα έπεη ζακ απμηέιεζμα θαιύηενε ακίπκεοζε θαη δηόνζωζε

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 19

Έιεγρνη ηζνηηκίαο

Απινύζηεξν ρξήζε ελόο κoλαδηθνύ bit ηζνηηκίαο (single parity

bit)

Δζησ όηη d bits πιεξνθνξίαο ζηέιλνληαη

ε έλα even-parity κνληέιν ν απνζηνιέαο ζηέιλεη έλα

επηπξόζζεην bit θαη επηιέγεη ηελ ηηκή ηνπ ώζηε ν ζπλνιηθόο

αξηζκόο 1s ησλ d+1 bits είλαη άξηηνο

Ο δέθηεο απιά ειέγρεη ησλ αξηζκό ησλ 1 θαη ην parity bit

θαη κπνξεί λα μέξεη αλ έλαο πεξηηηόο αξηζκόο ιαζώλ έρεη ζπκβεί

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 20

Έιεγρνο ηζνηηκίαο

Μμκαδηθό Bit ΙζμηημίαξΑμιτμέσει λάθη εμός μόμο bit

Δηζδηάζηαημ Bit ΙζμηημίαξΑμιτμεύει και διορθώμει λάθη ζε έμα μόμο bit

0 0

Γελ

δηνξζώλνπλ

ην

ιάζνο

Πξνζνρή δείηε αλ δηνξζώλνληαη πεξηζζόηεξα ιάζε

θαη ζε πνηεο πεξηπηώζεηο

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 21

Πεξίπησζε πνιιαπιώλ ιαζώλ (Parity checks)

Δάλ ην ιάζνο ζε έλα bit ζπκβαίλεη αλεμάξηεηα από ηη γίλεηαη ζηα

δηπιαλά ηνπ bits ηόηε ε πηζαλόηεηα πνιιαπιώλ ιαζώλ ζε έλα παθέην

είλαη πνιύ κηθξή

Γηαηί

Ωζηόζν εκπεηξηθέο κειέηεο κε κεηξήζεηο ζε πξαγκαηηθά δίθηπα

δείρλνπλ όηη ηα ιάζε ζηα bits γίλνληαη ζε bursts (έρνπλ ldquoεθξεθηηθόrdquo pattern)

δειαδή ππάξρνπλ γεηηνληθά bits πνπ έρνπλ ιάζε

Δπνκέλσο έλαο πην robust κεραληζκόο πξέπεη λα ρξεζηκνπνηεζεί

θαη επηπρώο ρξεζηκνπνηείηαη ζηελ πξάμε

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 22

Forward error correction (FEC) κεραληζκνί

Μεραληζκνί ζηνλ δέθηε γηα αλίρλεπζε θαη δηόξζσζε ιάζνπο

Σππηθά ρξεζηκνπνηνύληαη ζε audio storage amp playback devices

(πρ audio CDs)

ηα δίθηπα βνεζνύλ γηαηί ειαηηώλνπλ ηνλ αξηζκό ησλ

retransmissions πνπ πξέπεη λα γίλνπλ

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 23

Μέζνδνη αζξνίζκαηνο ειέγρνπ (checksumming)

ε απηέο ηηο ηερληθέο ηα d bits δεδνκέλσλ κεηαρεηξίδνληαη ζαλ

κία αθνινπζία από k-bit αθεξαίνπο

Internet checksum

Άζξνηζε απηνύο ηνπο k-bit αθεξαίνπο θαη

Υξεζηκνπνίεζε ην παξαγόκελν άζξνηζκα σο bits αλίρλεπζεο ιαζώλ

(eg k=16)

TCP amp UDP Σα checksums ππνινγίδνληαη κε βάζε όια ηα πεδία

(επηθεθαιίδα amp δεδνκέλα)

ε άιια πξσηόθνιια Έλα checksum ππνινγίδεηαη γηα ηελ επηθεθαιίδα

θαη έλα άιιν checksum ππνινγίδεηαη γηα νιόθιεξν ην παθέην

Μηθξή επηβάξπλζε αιιά θαη κηθξή πξνζηαζία

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 25

Checksumming Έιεγρνο θπθιηθνύ πιενλαζκνύ

Θεώξεζε ηα bits δεδνκέλσλ D σο έλα δπαδηθό αξηζκό

Δπέιεμε ηελ γελλήηξηα G ησλ (r+1) bits

ηόρνο επέιεμε r CRC bits R έηζη ώζηε

Σν ltDRgt είλαη αθξηβώο δηαηξέζηκν από ην G (modulo 2)

Ο παξαιήπηεο γλσξίδεη ην G δηαηξέη ην ltDRgt κε ην G

Δάλ ην ππόινηπν είλαη κε κεδεληθό ιάζνο αλαθαιύθζεθε

Μπνξεί λα αλαθαιύςεη όια ηα ιάζε πνπ έρνπλ γίλεη ζε ιηγόηεξν από r+1

bits

Δπξέσο ρξεζηκνπνηνύκελν ζηελ πξάμε (IEEE link layer ΑΣΜ protocols)

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 26

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

πζηήκαηα πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access)

Οη θόκβνη ζπλδένληαη ζε θνηλό θαλάιη επηθνηλσλίαο

Σπγθξνύζεηο ζπκβαίλνπλ όηαλ δύν ή πεξηζζόηεξνη ζηαζκνί απνθαζίζνπλ λα ζηείινπλ παθέηα ηαπηόρξνλα

Έιεγρνο πξόζβαζεο (access control) πεξηνξίδεη ηε κείσζε ηεο απόδνζεο ιόγσ ζπγθξνύζεσλ θαη θελώλ πεξηόδσλ

Τπελζύκηζε ύγθξνπζε ζε έλα δέθηε ζπκβαίλεη όηαλ frames laquoκπεξδεύνληαηraquo κεηαμύ ηνπο θαζώο κεηαδίδνληαη ζε θνηλό θαλάιη θαη ιακβάλνληαη από ην δέθηε

hellip

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 27

Πξσηόθνιια πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Μνλαδηθό δηακνηξαδόκελν θαλάιη κεηάδνζεο

Γύν ή πεξηζζόηεξεο ηαπηόρξνλεο κεηαδόζεηο από ηνπο θόκβνπο

παξεκβνιέο

ζύγθξνπζε εάλ ν θόκβνο ιακβάλεη δύν ή πεξηζζόηεξα

ζήκαηα ηελ ίδηα ζηηγκή

Πξωηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο (multiple access protocol)

Καηαλεκεκέλνο αιγόξηζκνο πνπ νξίδεη ην πωο νη θόκβνη

κνηξάδνληαη ην θαλάιη πρ θαζνξίδεη πόηε έλαο θόκβνο κπνξεί λα

κεηαδώζεη

Ζ επηθνηλσλία γηα ηνλ δηακνηξαζκό ηνπ θαλαιηνύ πξέπεη λα

ρξεζηκνπνηήζεη ην ίδην ην θαλάιη

Γελ ππάξρεη out-of-band θαλάιη γηα ζπληνληζκό

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 28

Αλελεξγό πξσηόθνιιν πνιιαπιήο πξόζβαζεο

Καλάιη κεηάδνζεο ξπζκνύ R bps

1 ηαλ έλαο κόλν θόκβνο ζέιεη λα κεηαδώζεη κπνξεί λα ζηείιεη

κε ξπζκό R (Απνηειεζκαηηθό πςειόο ξπζκόο)

2 ηαλ M θόκβνη ζέινπλ λα κεηαδώζνπλν θαζέλαο κπνξέη λα

ζηείιεη κε κέζν ξπζκό RM (Γίθαην)

3 Δληειώο απνθεληξνπνηεκέλν

Γελ ππάξρεη εηδηθόο θόκβνο γηα λα ζπληνλίδεη ηηο κεηαδόζεηο

Καλέλαο ζπγρξνληζκόο ξνινγηώλ ζρηζκώλ

4 Απιό

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 29

Πξσηόθνιια MAC ηαμηλόκεζε

Σξεηο επξείο ηάμεηο

Καηαλνκή Καλαιηνύ

ρσξηζκόο θαλαιηνύ ζε κηθξόηεξα laquoηκήκαηαraquo (ρξνληθέο ζρηζκέο

ζπρλόηεηα code)

δέζκεπζε ηκήκαηνο από ηνλ θόκβν γηα απνθιεηζηηθή ρξήζε

Παξαδείγκαηα TDMA FDMA CDMA

Τπραία Πξόζβαζε

ην θαλάιη δελ ρσξίδεηαη επηηξέπνληαη ζπγθξνύζεηο

ldquoαλάθακςεrdquo από ηηο ζπγθξνύζεηο

ldquoΠαίξλνληαο ζεηξά πξνηεξαηόηεηαοrdquo

νη θόκβνη παίξλνπλ ηελ ζεηξά ηνπο αιιά θόκβνη πνπ έρνπλ

πεξηζζόηεξα λα ζηείινπλ κπνξνύλ λα πάξνπλ ζεηξά γηα

πεξηζζόηεξε ώξα

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC layer

Κξηηήξηα Αμηνιόγεζεο Πξσηνθόιισλ Πξόζβαζεο

bullΑπνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν

ηα πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό

ζπλζήθεο θνξεζκνύ

bullΠνζνζηό ηεο ρσξεηηθόηεηαο ηνπ θαλαιηνύ πνπ κέλεη αλαμηνπνίεηε

ζην ρξόλν

bullΓηθαηνζύλε κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ πνπ ην ρξεζηκνπνηνύλ

bullΠνιππινθόηεηα

bullΑπαηηήζεηο ζε ζπγρξνληζκό κεηαμύ ησλ ζπζθεπώλ

bullExtra control κελύκαηα πνπ ρξεηάδνληαη λα κεηαδνζνύλ γηα ην

ζπληνληζκό κεηαμύ ησλ θόκβσλ (protocol overhead)

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 31

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ TDMA

TDMA time division multiple access

πξόζβαζε ζην θαλάιη ζε laquoγύξνποraquo

θάζε ζηαζκόο παίξλεη κία ζρηζκή ζηαζεξνύ κήθνπο (κήθνο = ρξόλνο

κεηάδνζεο παθέηνπ) ζε θάζε γύξν

ε κε ρξεζηκνπνηνύκελεο ζρηζκέο παξακέλνπλ αλελεξγέο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκώλ LAN 134 έρνπλ παθέηα αλελεξγέο νη ζρηζκέο

256

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 32

MAC πξσηόθνιια θαηαλνκήο ηνπ θαλαιηνύ FDMA

FDMA frequency division multiple access

ην θάζκα ηνπ θαλαιηνύ ρσξίδεηαη ζε δώλεο ζπρλνηήησλ

ζε θάζε ζηαζκό δίλεηαη ζπγεθξηκέλε δώλε ζπρλόηεηαο

ν αρξεζηκνπνηήηνο ρξόλνο κεηάδνζεο ζηηο δώλεο ζπρλνηήησλ κέλεη

αλελεξγόο

παξάδεηγκα 6-ζηαζκνί LAN 134 έρνπλ παθέηα pkt νη δώλεο

ζπρλνηήησλ 256 είλαη αλελεξγέο

freq

uenc

y b

ands

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 33

Πξσηόθνιια Σπραίαο Πξνζπέιαζεο (Random Access)

ηαλ έλαο θόκβνο έρεη παθέην λα ζηείιεη

Μεηαδίδεη ζηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ R

θαλέλαο εθ ηωλ πξνηέξωλ ζπληνληζκόο κεηαμύ ησλ θόκβσλ

Γύν νη πεξηζζόηεξνη θόκβνη κεηαδίδνπλ laquoζύγθξνπζεraquo

ην MAC πξσηόθνιιν ηπραίαο πξόζβαζεο θαζνξίδεη

Πσο λα αληρλεπζνύλ νη ζπγθξνύζεηο

Πσο λα αλαθάκςεη από ηηο ζπγθξνύζεηο (πρ κέζσ

θαζπζηεξεκέλεο αλακεηάδνζεο)

Παξαδείγκαηα από MAC πξσηόθνιια ηπραίαο πξόζβαζεο

slotted ALOHA

ALOHA

CSMA CSMACD CSMACA

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 34

ALOHA κε ζρηζκέο (slotted ALOHA)

Υπνζέζεηο

όια ηα frames έρνπλ ίδην κέγεζνο

ν ρξόλνο ρσξίδεηαη ζε ζρηζκέο ίζνπ

κεγέζνπο ηνλ ρξόλν γηα ηε

κεηάδνζε ελόο frame

νη θόκβνη μεθηλνύλ λα κεηαδίδνπλ

frames κόλν ζηελ αξρή ησλ

ζρηζκώλ

νη θόκβνη είλαη ζπγρξνληζκέλνη

Δάλ 2 ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη

κεηαδίδνπλ ζε κία ζρηζκή όινη νη

θόκβνη αληρλεύνπλ ηελ ζύγθξνπζε

Λεηηνπξγία

ηαλ έλαο θόκβνο παξαιακβάλεη

έλα λέν frame ην κεηαδίδεη ζηελ

επόκελε ζρηζκή

Αλ δελ έγηλε ζύγθξνπζε ν

θόκβνο κπνξεί λα ζηείιεη λέν

frame ζηελ επόκελε ζρηζκή

ε πεξίπησζε ζύγθξνπζεο ν

θόκβνο μαλακεηαδίδεη ην frame

ζε θάζε επόκελε ζρηζκή κε

πηζαλόηεηα p έσο όηνπ

πεηύρεη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 35

Slotted ALOHA

πιενλεθηήκαηα

κνλαδηθόο ελεξγόο θόκβνο

κπνξεί ζπλερώο λα κεηαδίδεη κε

ηνλ πιήξε ξπζκό ηνπ θαλαιηνύ

απνθεληξνπνηεκέλν κόλν νη

ζρηζκέο ζηνπο θόκβνπο

ρξεηάδεηαη λα είλαη

ζπγρξνληζκέλεο

απιό

Μεηνλεθηήκαηα

ζπγθξνύζεηο ράζηκν ζρηζκώλ

αλελεξγέο ζρηζκέο

Οη θόκβνη κπνξεί λα είλαη ζε ζέζε λα

αληρλεύζνπλ ηελ ζύγθξνπζε

ζε ιηγόηεξν ρξόλν από απηόλ πνπ ρξεηάδεηαη γηα λα κεηαδώζνπλ ην παθέην

Σπγρξνληζκόο ξνινγηνύ

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 36

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Slotted Aloha

Τπνζέζηε όηη ππάξρνπλ N θόκβνη κε πνιιά frames λα ζηείινπλ θαη

θαζέλαο κεηαδίδεη ζε κία ζρηζκή κε πηζαλόηεηα p

Ζ πηζαλόηεηα όηη ν θόκβνο 1 έρεη επηηπρία ζε κία ζρηζκή = p(1-p)N-1

Ζ πηζαλόηεηα όηη νπνηνζδήπνηε θόκβνο έρεη επηηπρία = Np(1-p)N-1

Γηα κέγηζηε απνδνηηθόηεηα

Βξείηε ην p ην νπνίν

κεγηζηνπνηεί ην Np(1-p)N-1

Γηα κεγάια Ν παίξλνπκε ην όξην ηνπ Np(1-p)N-1 (όζν ην Ν πάεη ζην άπεηξν) 1e = 37

Αποδοηικόηηηα είκαη ημ θιάζμα ζε βάθος τρόμοσ ηωκ επιηστημέμωμ ζτιζμώμ όηακ οπάνπμοκ πμιιμί θόμβμη θαζέκαξ με πμιιά frames κα ζηείιμοκ

Σηεκ θαιύηενε πενίπηωζε ημ θακάιη πνεζημμπμηείηαη γηα πνήζημεξ μεηάδόζεηξ ημ 37 ημο πνόκμο

ζε βάζνο ρξόλνπ

εθθξάδεηαη σο πξόβιεκα βειηηζηνπνίεζεο

αζπκπησηηθή ζπκπεξηθνξά

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 37

Slotted ALOHA

Παξόκνηα αλάιπζε δείρλεη νηη ην 37 ησλ slots έκεηλαλ αδεηαλά

θεθηείηε ινηπόλ ηελ απνγνήηεπζε ελόο network administrator

πνπ ρξεζηκνπνηεί έλα 100Mbps slotted ALOHA ζύζηεκα θαη

ελώ ην θαλάιη έρεη ηε δπλαηόηεηα λα κεηαδόζεη έλα frame

ρξεζηκνπνηώληαο όιν ην channel rate (100Mbps) ζε κεγάιν

βάζνο ρξόλνπ ην επηηπρεκέλν throughput ηνπ θαλαιηνύ είλαη

ιηγόηεξν από 37Mbps

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 38

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Αλ κία ζύγθξνπζε αληρλεπηεί θαηά ηε δηάξθεηα κίαο κεηάδνζεο (αλεπηηπρήο

κεηάδνζε)

1 Οινθιήξσζε ηεο κεηάδνζεο

2 Ακέζσο κεηά ηελ νινθιήξσζε ηεο αλεπηηπρνύο κεηάδνζεο

Μεηάδνζε μαλά ηνπ frame κε πηζαλόηεηα p

2 αιιηώο

3 αλακνλή ίζε κε ην ρξόλν κεηάδνζεο ελόο frame

4 Μεηά από απηή ηελ αλακνλή ν θόκβνο

3 Μεηαδίδεη ην frame κε πηζαλόηεηα p

αιιηώο παξακέλεη αλελεξγόο μαλά γηα ρξόλν ίζν κε ην ρξόλν κεηάδνζεο

ελόο frame

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 39

Καζαξό (unslotted) ALOHA (pure ALOHA)

unslotted Aloha Απινύζηεξν θαζόινπ ζπγρξνληζκόο

ηαλ έλα frame θηάλεη

Άκεζε κεηάδνζε

Ζ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο απμάλεηαη

Σν frame πνπ ζηάιζεθε ηελ ζηηγκή t0 ζπγθξνύεηαη κε άιια frames πνπ

ζηάιζεθαλ ηηο ζηηγκέο [t0-1t0+1]

Ο θόκβνο μεθηλάεη ηε κεηάδνζε ηε ρξνληθή ζηηγκή t0

ΤπόζεζεΜνλάδα ρξόλνπ είλαη ην frame transmission

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 40

Απνδνηηθόηεηα ηνπ Pure Aloha

Πηζαλόηεηα ( ldquoεπηηπρία ελόο ζπγθεθξηκέλνπ θόκβνπrdquo ) =

Πηζαλόηεηα( ldquoν θόκβνο λα κεηαδώζεη ηε ρξνληθή ζηηγκή t0rdquo )

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0-1 t0] rdquo)

Πηζαλόηεηα( ldquoθαλέλαο άιινο θόκβνο δελ κεηαδίδεη ηηο ρξνληθέο ζηηγκέο [t0 t0+1] rdquo) =

= p (1-p)N-1 (1-p)N-1 = p (1-p)2(N-1)

hellip Γηαιέγνληαο ην ηδαληθό p θαη αθήλνληαο ην n -gt άπεηξν

= 1(2e) = 18

Αθόμα πεηνόηενε

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 41

Αλεπάξθεηα ηνπ ALOHA

Σόζν ζην slotted όζν θαη ζην pure ALOHA

ε απόθαζε ελόο θόκβνπ λα κεηαδώζεη ιακβάλεηαη αλεμάξηεηα

από ηνπο άιινπο θόκβνπο πνπ είλαη πξνζαξηεκέλνη ζην θαλάιη

κεηάδνζεο

Έλαο θόκβνο δελ δίλεη θακία ζεκαζία ζην εάλ έλαο άιινο

θόκβνο ηπραίλεη λα κεηαδίδεη όηαλ μεθηλάεη λα κεηαδίδεη

νύηε ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη εάλ έλαο άιινο θόκβνο μεθηλήζεη

λα δεκηνπξγεί παξεκβνιέο ζηελ κεηάδνζή ηνπ

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 42

εκαληηθνί θαλόλεο ζηε κεηάδνζε πιαηζίσλ ζηελ αλακεηάδνζε

ldquoΑηζζαλόκελνοrdquo ηνλ θνξέα (Carrier sensing) (ldquoάθνπ πξηλ κηιήζεηοrdquo)

Έλαο θόκβνο ldquoαθνύεηrdquo ην θαλάιη πξηλ ζηείιεη

Δάλ ππάξρεη κεηάδνζε ζην θαλάιη

έλαο θόκβνο πεξηκέλεη γηα έλα ηπραίν ρξνληθό δηάζηεκα (ldquobacks offrdquo) θαη κεηά αηζζάλεηαη μαλά ην θαλάιη

Δάλ έλα θαλάιη αηζζαλζεί λα κελ έρεη θίλεζε ηόηε μεθηλάεη ε κεηάδνζε ηνπ πιαηζίνπ

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο (Collision detection) (ldquoΔάλ θάπνηνο άιινο αξρίδεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο θόκβνο κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδόζεη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 43

Carrier Sense Multiple Access πγθξνύζεηο

ζσγκρούζεις μπορούμ ακόμα μα ζσμβούμε θαζοζηένεζε δηάδμζεξ ζεμαίκεη όηη δύμ θόμβμη μπμνεί κα μεκ αθμύκ ηεκ μεηάδμζε ημο άιιμο

ζύγθνμοζεμ πνόκμξ μεηάδμζεξ μιόθιενμο ημο παθέημο ζπαηαιήζεθε

Δηάηαλε ημο πώνμο ηωκ θόμβωκ

ζεμείωζεμ νόιμξ ηεξ απόζηαζεξ θαη ηεξ θαζοζηένεζεξ δηάδμζεξ ζημ θαζμνηζμό ηεξ πηζακόηεηαξ ζύγθνμοζεξ

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 44

Δληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

Έληνπηζκόο ζύγθξνπζεο

(ldquoεάλ θάπνηνο άιινο αξρίζεη λα κηιάεη ηελ ίδηα ώξα ζηακάηα λα

κηιάοrdquo)

bull Έλαο θόκβνο πνπ κεηαδίδεη αθνύεη ην θαλάιη θαζώο κεηαδίδεη

bull Δάλ εληνπίζεη όηη θάπνηνο άιινο adapter κεηαδίδεη έλα πιαίζην πνπ πξνθαιεί παξεκβνιέο

ζηακαηάεη λα κεηαδίδεη θαη ρξεζηκνπνηεί θάπνην πξσηόθνιιν γηα λα πξνζδηνξίζεη πόηε ζα πξνζπαζήζεη μαλά λα κεηαδώζεη

Σν Ethernet ρξεζηκνπνηεί ηνλ εληνπηζκό ζύγθξνπζεο

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 45

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Τπάξρεη έλαο master node πνπ ξσηά ηνλ θάζε άιιν θόκβν εάλ έρεη

λα ζηείιεη δεδνκέλα (poll)

Σνπ ζηέιλεη κήλπκα ιέγνληαο ηνπ όηη κπνξεί λα κεηαδώζεη κέρξη έλα

κέγηζην αξηζκό frames

Σν θάλεη απηό δηαδνρηθά γηα ηνλ θάζε έλα θόκβν (ldquoround-robinrdquo)

Παίξλνληαο ζεηξά (taking turns) ndash Polling-based κεραληζκνί

Node 1 Node 2 Node k

Master node

poll

hellip

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 46

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (ζπλέρεηα)

Έιεγρνο πξόζβαζεο κε θνππόλη

έλα θνππόλη κεηαδίδεηαη θπθιηθά κεηαμύ ησλ θόκβσλ

ν θόκβνο πνπ δηαζέηεη ην θνππόλη κπνξεί λα κεηαδώζεη

ζα πξέπεη λα ειέγρεηαη αλ ην θνππόλη έρεη ραζεί θαη ηπρόλ άδηθε

ζπκπεξηθνξά θάπνηνπ θόκβνπ

Γαθηύιηνο νη θόκβνη ζπλδένληαη ζε δηάηαμε δαθηπιίνπ

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 47

Έιεγρνο πνιιαπιήο πξόζβαζεο (Multiple Access Control)

TDM FDM δελ είλαη απνδνηηθό

Ethernet βαζίδεηαη ζην Carrier Sense Multiple

AccessCollision Detect (CSMACD)

πεξίκελε κέρξη ην θαλάιη λα είλαη θελό ηόηε ζηείιε παθέην

ζηακάηεζε ηε κεηάδνζε αλ ζπκβεί ζύγθξνπζε

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

ALOHA ιηγόηεξν ldquoεπγεληθόrdquo από ην Ethernet

κεηέδσζε όηαλ έλα παθέην είλαη έηνηκν

πεξίκελε ηπραίν ρξόλν κεηά ηελ ζύγθξνπζε

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 49

Ethernet Αλαμηόπηζην ππεξεζία ρσξίο-ζύλδεζε

Υσξίο-ζύλδεζε

Γελ γίλεηαη ρεηξαςία κεηαμύ απνζηνιέα θαη παξαιήπηε

Αλαμηόπηζην

Ο παξαιήπηεο δελ ζηέιλεη acks ή nacks ζηνλ απνζηόιέα

ε ξνή datagrams πνπ ζηέιλνληαη ζην επίπεδν δηθηύνπ κπνξεί λα έρεη θελά

ηα θελά κπνξνύλ λα αλαπιεξσζνύλ αλ ε εθαξκνγή ρξεζηκνπνηεί TCP

αιιηώο ε εθαξκνγή ζα δεη ηα θελά

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 50

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet

Ο απνζηέιισλ adapter ηνπνζεηεί ην IP δεδνκελόγξακκα (ή

παθέην θάπνηνπ άιινπ πξσηνθόιινπ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ) ζην

Ethernet πιαίζην

Preamble 7 bytes κε ην κνηίβν 10101010 αθνινπζνύκελν από έλα byte κε ην κνηίβν 10101011

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπγρξνλίδεη ηηο ηηκέο ηνπ ξνινγηνύ ηνπ παξαιήπηε θαη ηνπ

απνζηνιέα

Γηόξζσζε ιαζώλ

πγρξνληζκόο

6bytes 6bytes 46-1500bytes4bytes8bytes

Ο adapter ldquoμέξεηrdquo πόηε έλα πιαίζην ηειεηώλεη εληνπίδνληαο ηελ απνπζία ξεύκαηνο

Οη Ethernet adapters κεηξάλε ηελ ηάζε πξηλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο κεηάδνζεο

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 51

Γνκή πιαηζίνπ Ethernet (πεξηζζόηεξα)

Addresses 6 bytes

Δάλ ν adapter ιάβεη έλα πιαίζην κε κία δηεύζπλζε πξννξηζκνύ πνπ λα ηαηξηάδεη

ή κε κηα δηεύζπλζε εθπνκπήο (broadcast) (πρ ARP παθέην) πεξλάεη δεδνκέλα

ηνπ πιαηζίνπ ζην πξσηόθνιιν Δπηπέδνπ Γηθηύνπ

Αιιηώο ν adapter πεηάεη ην πιαίζην

Type πξνζδηνξίδεη ην πξσηόθνιιν πςειόηεξνπ επηπέδνπ (θπξίσο IP αιιά

θαη άιια κπνξνύλ λα ππνζηεξίδνληαη όπσο Novell IPX θαη AppleTalk)

CRC ειέγρεηαη ζηνλ παξαιήπηε αλ εληνπηζηεί θάπνην ιάζνο ην πιαίζην

απιά απνξξίπηεηαη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 52

Ethernet CSMACD αιγόξηζκνο

1 Ο adapter ιακβάλεη ην δεδνκελόγξακκα από ην επίπεδν δηθηύνπ amp

δεκηνπξγεί έλα πιαίζην (frame)

2A Αλ ν adapter αηζζαλζεί όηη δελ ππάξρεη θίλεζε ζην θαλάιη αξρίδεη λα

κεηαδίδεη ην πιαίζην

2B Αλ αηζζαλζεί όηη ην θαλάιη είλαη απαζρνιεκέλν πεξηκέλεη κέρξη λα γίλεη

δηαζέζηκν amp κεηά κεηαδίδεη

3A Αλ ν adapter κεηαδίδεη έλα νιόθιεξν πιαίζην ρσξίο λα εληνπίζεη κηα άιιε

κεηάδνζε

ν adapter ηέιεησζε κε ην πιαίζην

3B Αλ ν adapter εληνπίζεη κηα άιιε κεηάδνζε θαζώο κεηαδίδεη

εγθαηαιείπεη amp ζηέιλεη έλα ζήκα ζπκθόξεζεο

4 Αθνύ εγθαηαιείςεη ν adapter κπαίλεη ζηνλ εθζεηηθό backoff

κεηά ηελ m-ηνζηή ζύθξνπζε επηιέγεη έλα K ηπραία από 01 2hellip 2m-1

Ο θόκβνο πεξηκέλεη K 512(time interval) bit-θνξέο θαη

επηζηξέθεη ζην Βήκα 2

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 53

Απνδνηηθόηεηα ηνπ CSMACD

Tprop = κέγηζηνο ρξόλνο δηάδνζεο κεηαμύ 2 θόκβσλ ζε έλα LAN

ttrans = ρξόλνο γηα λα κεηαδνζεί έλα πιαίζην κε κέγηζην κέγεζνο

Ζ απνδνηηθόηεηα πάεη πξνο ην 1 όηαλ ην tprop πεγαίλεη ζην 0

Πεγαίλεη ζην 1 όηαλ ttrans πεγαίλεη ζην άπεηξν

Πνιύ θαιύηεξν από ην ALOHA αιιά αθόκα απνθεληξσκέλν απιό

θαη θηελό

θεθηείηε πσο αιιάδεη ε απνδνηηθόηεηα σο πξνο ην propagation amp

transmission delay

transprop tt 51

1ητααποδοτικότ

Απνδνηηθόηεηα είλαη ν long-run ιόγνο ηνπ ρξόλνπ θαηά ηνλ νπνίν ηα

πιαίζηα κεηαδίδνληαη ζην θαλάιη ρσξίο ζπγθξνύζεηο ππό ζπλζήθεο

θνξεζκνύ

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 54

Ethernetrsquos CSMACD (πεξηζζόηεξα)

ήκα ζπκθόξεζεο (Jam Signal)

βεβαηώζνπ όηη όινη νη άιινη

κεηαδόηεο είλαη ελήκεξνη γηα ηελ

ζύγθξνπζε 48 bits

Υξόλνο Bit (Bit time) 1 microsec γηα 10

Mbps Ethernet

γηα K=1023 ρξνλνο αλακνλήο είλαη

πεξίπνπ 50 msec

Δθζεηηθόο Backoff

Σηόρνο πξνζάξκνζε ηηο πξνζπάζεηεο

αλακεηάδνζεο ζηνλ εθηηκώκελν ηξέρνληα

θόξην

βαξύο θόξηνο ν ηπραίνο ρξόλνο αλακνλήο

ζα είλαη κεγαιύηεξνο

πξώηε ζύγθξνπζε δηάιεμε K από 01 ε

θαζπζηέξεζε είλαη K 512 bit θνξέο

κεηάδνζεο

κεηά ηε δεύηεξε ζύγθξνπζε δηάιεμε K

από 0123hellip

κεηά από δέθα ζπγθξνύζεηο δηάιεμε K

από 01234hellip1023

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 55

Γηαδηθαζία εθζεηηθνύ backoff

Μηθξόο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κηθξνύ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

Μεγάινο ζπγθξνπόκελσλ adapters πηζαλόηεηα επηινγήο

κεγαιύηεξνπ ρξνληθνύ δηαζηήκαηνο backoff αλακνλήο

ηαλ ν adapter αληηκεησπίδεη ηελ πξώηε ζύγθξνπζε δελ έρεη

ηδέα πόζνη θόκβνη αλακεηγλύνληαη κε ηελ ζύγθξνπζε

Απμάλνληαο ην κέγεζνο ηνπ set κεηά από θάζε ζύγθξνπζε κε

ηνλ παξαπάλσ ηξόπν ν adapter απμάλεη ηελ πηζαλόηεηα λα

επηιέμεη έλα κεγαιύηεξν K

Ο adapter πξνζαξκόδεηαη πην νκαιά hellip

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 56

Ethernet- Σερλνινγίεοldquoθπξίαξρεrdquo ελζύξκαηε LAN ηερλνινγία

θηελά $20 γηα 100Mbps

πξώηε LAN ηερλνινγία πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε επξέσο

Απινύζηεξν θηελόηεξν από ηα token LANs θαη ATM

Σαρύηεηεο 10 Mbps ndash 10 Gbps

Μπνξεί λα ηξέμεη πάλσ από νκναμνληθό θαιώδην ζπλεζηξακκέλν

δεύγνο ράιθηλνπ θαισδίνπ ή νπηηθέο ίλεο

Metcalfersquos Ethernetsketch

δεκηνπξγόο ηνπ CSMACD

amp Ethernet LAN

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 57

10Base2 Ethernet

Terminator

Tee connector Λεπηό νκναμσληθό θαιώδην (coaxial cable)

Bus ηνπνινγία

200m κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ δύν θόκβσλ ρσξίο αλακεηαδόηεο αλάκεζα

10Mbps

ηαλ έλα πιαίζην πεξλά από έλα tee connector

έλα αληίγξαθν ηνπ πξνσζείηαη πξνο ηε κία θαηεύζπλζε

θη έλα άιιν πξνο ηελ άιιε

πσο πξνρσξνύλ πξνο ηνλ terminator ldquoαθήλνπλrdquo έλα αληίγξαθν ηνπ πιαηζίνπ

ζε θάζε adapter πνπ ζπλαληνύλ

ηελ πξαγκαηηθόηεηα ην θάζε bit πνπ πεξλά κπξνζηά από έλα adapter

ε ελέξγεηα ηνπ bit ldquoδηαρέεηαηrdquo θαη ζηνλ adapter

ηαλ θηάζεη ζηνλ terminator ε ελέξγεηα απνξξνθάηαη

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κέζσ ησλ adapters ηνπο γξακκηθά

Σα κεηαδηδόκελα πιαίζηα

ηαμηδεύνπλ θαη ζηηο δύν

θαηεπζύλζεηο

θόκβνο

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 58

10BaseT θαη 100BaseT

Ρπζκόο 10100 Mbps

100BaseT ιέγεηαη θαη ldquofast ethernetrdquo (πςειήο πνηόηεηαο

ζπλεζηξακκέλα δεύγε από θαιώδηα κε πνιιέο ζηξνθέο)

ldquoTrdquo ππνδειώλεη Twisted Pair

Οη θόκβνη ζπλδένληαη κε έλα ldquoηνπνινγία Αζηεξηνύrdquo 100m

κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ θαη hub

twisted pair

hub

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 59

Gigabit Ethernet

Τνπνινγία Αζηεξηνύ

Πξνζθέξεη δεδνκέλα ξπζκνύ 1Gbps

Αξρηθά ιεηηνπξγνύζε πάλσ από νπηηθή ίλα ηώξα κπνξεί λα ηξέμεη πάλσ

από 5-Unshielded Twisted Pair (UTP) θαιώδην

πκβαηό κε 10BaseT amp100BaseT επηηξέπνληαο εύθνιε ελζσκάησζε κε

ηελ ππάξρνπζα εγθαηεζηεκέλε βάζε ηνπ εμνπιηζκνύ Ethernet

Δπηηξέπεη ζεκείν-ζε-ζεκείν (point-to-point) (ρξεζηκνπνηεί switches) θαη

δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο (ρξεζηκνπνηεί hubs)

CSMACD γηα δηακνηξαδόκελα θαλάιηα εθπνκπήο

(γηα απνδεθηή απνδνηηθόηεηα ε κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ ησλ θόκβσλ πξέπεη

λα πεξηνξηζηεί)

Full duplex ιεηηνπξγία θαη ζηηο δύν θαηεπζύλζεηο γηα θαλάιηα ζεκείν-ζε-

ζεκείν

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 60

ARP Address Resolution Protocol

Κάζε IP θόκβνο (Host Router)

ζην LAN έρεη έλαλ ARP πίλαθα

ARP Πίλαθαο Αληηζηνηρίζεηο

ΗPMAC δηεπζύλζεσλ γηα

θάπνηνπο LAN θόκβνπο

lt IP δηεύζπλζε MAC δηεύζπλζεTTLgt

TTL (Time To Live)

ν ρξόλνο κεηά από ηνλ νπνίν ε

αληηζηνίρεζε κηαο δηεύζπλζεο

ζα μεραζηεί (ηππηθά 20 ιεπηά)

Ενώηεζε πώξ ζα θαζμνίζμομεηεκ MAC δηεύζοκζε ημο Bλένμκηαξ ηεκ ΙP δηεύζοκζή ημο

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN

237196723

237196778

237196714

237196788

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 61

LAN Γηεπζύλζεηο θαη ARP

Κάθε κόμβος ζηο LAN έτει μομαδική LAN διεύθσμζη

Broadcast δηεύζοκζε = FF-FF-FF-FF-FF-FF

= θόμβμξ

1A-2F-BB-76-09-AD

58-23-D7-FA-20-B0

0C-C4-11-6F-E3-98

71-65-F7-2B-08-53

LAN(εκζύνμαημή αζύνμαημ)

ARP address resolution protocol

Τν ARP επηιύεη κηα IP δηεύζπλζε ζε κία LAN δηεύζπλζε

Αιιά κόλν γηα ηνπο θόκβνπο ζην ίδην LAN

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 62

LAN Γηεύζπλζε

Ζ θαηαλνκή (allocation) ησλ MAC δηεπζύλζεσλ δηαρεηξίδεηαη από IEEE

Ο θαηαζθεπαζηήο αγνξάδεη έλα κέξνο από ηνλ ρώξν ησλ MAC

δηεπζύλζεσλ (γηα λα δηαζθαιίζεη ηελ κνλαδηθόηεηα)

Αληηζηνηρία

(a) MAC δηεύζπλζε αξηζκόο ηαπηόηεηαο

(b) IP δηεύζπλζε αξηζκόο ηνπ ζηαζεξνύ ηειεθώλνπ

MAC flat δηεύζπλζε

κπνξεί λα κεηαθέξεη θάξηεο LAN από έλα LAN ζε έλα άιιν ρσξίο

λα αιιάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε

IP ηεξαξρηθή δηεύζπλζε ΓΔΝ ΔΗΝΑΗ θνξεηή

εμαξηάηαη από ην IP ππνδίθηπν (subnet) ζην νπνίν βξίζθεηαη ν

θόκβνο

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 63

ARP πξσηόθνιιν Ίδην LAN (δίθηπν)

Ο A ζέιεη λα ζηείιεη έλα

δεδνκελόγξακκα ζηνλ B amp ε

δηεύζπλζε ηνπ Β δελ είλαη ζηνλ

ARP πίλαθα ηνπ Α

Ο A εθπέκπεη έλα παθέην

εξσηήκαηνο (query) ARP πνπ

πεξηέρεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Όινη νη θόκβνη ζε απηό ην LAN

ιακβάλνπλ ην ARP packet

O B ιακβάλεη ην ARP παθέην

απαληάεη ζηνλ A κε ηελ MAC

δηεύζπλζή ηνπ

ην πιαίζην ζηέιλεηαη ζηελ MAC

δηεύζπλζε ηνπ Α (unicast)

Ο A ζώδεη (caches) ην δεύγνο

δηεπζύλζεσλ IP-ζε-MAC ζηνλ ARP

πίλαθά ηνπ κέρξη ε πιεξνθνξία λα

παιηώζεη (times out)

soft state πιεξνθνξία πνπ ιήγεη

(θεύγεη) αλ δελ αλαλεσζεί

Σν ARP είλαη ldquoplug-and-playrdquo

νη θόκβνη δεκηνπξγνύλ ηνπο ARP

πίλαθέο ηνπο ρσξίο ηελ

παξέκβαζε ηνπ δηαρεηξηζηή ηνπ

δηθηύνπ

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 64

Μηα άιιε αληηζηνηρία κεηαμύ Δπηπέδνπ Γηθηύνπ amp MAC

Σν DNS είλαη αληίζηνηρν κε ην ARP

Σν DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβωλ (hostnames) ζε IP

δηεπζύλζεηο

κσο ην DNS επηιύεη νλόκαηα θόκβσλ γηα θόκβνπο

νπνπδήπνηε ζην Internet

ελώ

ην ARP επηιύεη IP δηεπζύλζεηο κόλν γηα θόκβνπο ζην ίδην

LAN

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 65

MAC Γηεπζύλζεηο

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη πιαίζηα από έλα interface ζε έλα

άιιν interface θπζηθά ζπλεδεκέλν (ίδην δίθηπν)

48-bit MAC δηεύζπλζε (γηα ηα πεξηζζόηεξα LANs) ηνπνζεηεκελε κέζα

ζηε ROM ηνπ adapter

32-bit IP δηεύζπλζε

δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ

ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα βάδεη δεδνκελνγξάκκαηα ζην IP ππνδίθηπν ηνπ

πξννξηζκνύ

Ή LAN ή θπζηθέο ή Ethernet δηεπζύλζεηο

(άιια νλόκαηα κε ηα νπνία ζα ηηο ζπλαληήζεηε)

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 66

Γηαηί θάπνηα επίπεδα έρνπλ ηελ δηθηά ηνπο δηεύζπλζε

Ολόκαηα θόκβωλ γηα ην επίπεδν εθαξκνγήο

IP δηεπζύλζεηο γηα ην επίπεδν δηθηύνπ

MAC δηεπζύλζεηο γηα ην MAC επίπεδν

Αλ δηεπζύλζεηο επηπέδνπ δηθηύνπ ρξεζηκνπνηόληνπζαλ από adapters

ε δηεύζπλζε επηπέδνπ δηθηύνπ ζα έπξεπε λα απνζεθεπζεί ζηελ RAM

ηνπ adapter

Ξαλαξπζκίδνληαη θάζε θνξά πνπ ε ζπζθεπή κεηαθηλείηαη

Οη adapters δελ ζα ππνζηήξηδαλ εύθνια δηαθνξεηηθά πξσηόθνιια

επηπέδνπ δηθηύνπ hellip

Αλ δελ ππήξρε θακία δηεύζπλζε ζηνπο adapters amp έπξεπε ν θαζέλαο

λα ζηείιεη ηα δεδνκέλα ζηνλ παηξηθό θόκβν

Πεξηηηέο δηαθνπέο (interruptions) γηα θάζε πιαίζην

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 67

Σνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology)

Ζ ηνπνινγία ηνπ Γηαύινπ (Bus topology) ήηαλ δεκνθηιήο ζηα κέζα ησλ 90s

Σώξα ε ηνπνινγία Αζηεξηνύ (Star topology) θπξηαξρεί

Δπηινγέο ζύλδεζεο hub ή switch

hub orswitch

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 68

Hubs Απινύζηεξνο ηξόπνο λα ζπλδέζνπκε LANs

2 δεύγε ζοκεζηναμμέκμο δεύγμοξ πάιθηκμο θαιωδίμο

hub

Έλα hub έρεη πνιιέο δεύμεηο

Κάζε δεύμε αληηζηνηρεί ζε κία δηεπαθή ζην hub

Σν hub είλαη κηα ζπζθεπή θπζηθνύ επηπέδνπ

Άκεζε ζεκείν-ζε-ζεκείν ζύλδεζε

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 69

Hubs

Σα Hubs είλαη ζπζθεπέο θπζηθνύ επηπέδνπ ldquoρεηξίδνληαηrdquo bits

θαη όρη frames

Δίλαη repeaters

ndash ηαλ έλα bit έξρεηαη από κία δεύμε ην hub ην εθπέκπεη

ζε όιεο ηηο δεύμεηο

ndash Παξέρνπλ θαη πξόζζεηε ιεηηνπξγηθόηεηα δηαρείξηζεο

δηθηύνπ

Λακβάλεη bits από κία δεύμε θαη απιά εθπέκπεη απηά ηα bits

πξνο όιεο ηηο άιιεο δεύμεηοndash ηνλ ίδην ξπζκό

ndash ρσξίο buffering ησλ πιαηζίσλ

Φσξίο CSMACD ζην hub (ηα bits ηα πξνσζεί δίρσο λα αθνύζεη ην θαλάιη)

νη adapters εληνπίδνπλ ζπγθξνύζεηο

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 70

Γηαζύλδεζε κε hubs

Κάζε ηκήκα ελόο LAN απνηειείηαη από ππνινγηζηέο ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη κε έλα hub

Σα επηκέξνπο ηκήκαηα ηνπ LAN ζπλδένληαη κεηαμύ ηνπο θαη απηά κε έλα

hub(backbone hub)(ζρεδίαζε hub πνιιαπιώλ βαζκίδσλ)

Δπεθηείλεη ηελ κέγηζηε απόζηαζε κεηαμύ θόκβσλ

Αιιά μερσξηζηνί ηκεκαηηθνί ηνκείο ζπγθξνύζεσλ (collision domains) γίλνληαη

έλαο κεγάινο ηνκέαο ζπγθξνύζεσλ

hub hubhub

backbone hub

Δάλ δύν ή πεξηζζόηεξνη θόκβνη από ηα

παξαθάησ LAN ηκήκαηα κεηαδώζνπλ

ηαπηόρξνλα ζα έρνπκε ζύγθξνπζε

LAN segment

Multi-tier design

one tier

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 71

Γηαζύλδεζε κε hubs (πιενλεθηήκαηα)

Δπεθηείλεη ην LAN

Πξνζθέξεη επγεληθή ππνβάζκηζε (graceful degradation)

Δάλ έλα LAN ηκήκα (πνπ έρεη έλα hub) δελ δνπιεύεη ζσζηά ην

backbone hub ζα ην αληρλεύζεη amp ζα απνζπλδέζεη ην hub απηό

από ην ππόινηπν LAN Σα άιια hubs πνπ είλαη ζπλδεκέλα κε

απηό ην backbone hub ζπλερίδνπλ νκαιά ηε ιεηηνπξγία ηνπο

hub hubhub

Backbone hub

departamental

Campus-wide LAN

Example

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 72

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Οη ζπγθξνύζεηο ζε έλα LAN ηκήκα(segment) ζα επεξεάζνπλ ηελ

απόδνζε ησλ άιισλ LAN ηκεκάησλ ( segments) πνπ είλαη

ζπλδεκέλα κε ην ίδην backbone hub

hub

hub

hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 30Mbps

εάλ ην θαζέλα LAN segment είλαη 10Mbps

hub

hub hub

Backbone hub

Μέγηζην ζπλνιηθό throughput 10Mbps

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 73

Γηαζύλδεζε κε hubs (κεηνλεθηήκαηα)

Σν θάζε LAN segment πξέπεη λα είλαη ηεο ίδηαο ηερλνινγίαο amp

ξπζκνύ κε ηα άιια hubs γηα λα κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε

έλα backbone hub

πρ 10BaseΣ θαη 100BaseT(δηαθνξεηηθέο ηερλνινγίεο)

H θάζε Ethernet ηερλνινγία (πρ 10Base2 10BaseT 100BaseT)

πεξηνξίδεη ηα παξαθάησ

Mέγηζην αξηζκό θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζηε απόζηαζε δύν θόκβσλ ζε έλα collision domain

Μέγηζην αξηζκό tiers ζε έλα multi-tier design

=gtΠεξηνξηζκόο ζηνλ ζπλνιηθό αξηζκό ππνινγηζηώλ ππεξεζίαο πνπ

ζπλδένληαη ζε έλα LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ θαη γεσγξαθηθήο

εκβέιεηαο ηνπ LAN πνιιαπιώλ βαζκίδσλ

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 74

Bridges (or layer-2 switches)

Layer-2 (MAC επηπέδνπ) ζπζθεπέο

Tν bridge

Δμεηάδεη ηελ MAC δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ θαη

Πξνζπαζεί λα πξνσζήζεη ην πιαίζην ζηε δεύμε πνπ νδεγεί ζηνλ

πξννξηζκό

Όρη ζε όιεο ηηο δεύμεηο (όπσο ην hub)

Δπηηξέπεη δηαηκεκαηηθή επηθνηλσλία δηαηεξώληαο απνκνλωκέλνπο

ηνκείο ζπγθξνύζεωλ (isolated collision domains) γηα θάζε ηκήκα

Μπνξεί λα δηαζπλδέεη δηαθνξεηηθέο LAN ηερλνινγίεο πεξηιακβάλνληαο

ην 10Mbps 100Mbps Ethernet

Καλέλα όξην ζην πόζν κεγάιν έλα LAN κπνξεί λα είλαη όηαλ ηα bridges

ρξεζηκνπνηνύληαη γηα λα δηαζπλδένπλ LAN ηκήκαηα

είλαη δπλαηό λα ρηηζηεί έλα LAN πνπ γεθπξώλεη όιε ηελ Γε

ρξεζηκνπνηώληαο bridges (ζεσξεηηθά)

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 75

Bridge

10BaseT hub

hub hub

bridge1

2 3

Γύν ζεκαληηθέο ιεηηνπξγίεο

bull FilteringΠξνζδηνξίδεη αλ έλα πιαίζην πξέπεη λα πξνωζεζεί ζε έλα άιιν interface ή απιά

λα απνξξηθζεί

bull ForwardingΠξνζδηνξίδεη ηα interface(s) ζηα νπνία έλα πιαίζην πξέπεη λα θαηεπζπλζεί θαη

θαηεπζύλεη απηό ην πιαίζην ζε απηό ην interface

Γηα ηηο ιεηηνπξγίεο Filtering θαη Forwarding νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ ηε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ LAN (MAC Layer Address)

Tα bridges εθαξκόδνπλ CSMACD

εάλ ldquoαθνύζνπλrdquo transmission

δελ κεηαδίδνπλ

Δπίζεο κπαίλνπλ ζε

exponential backoff

όηαλ δηαπηζηώζνπλ

ζύγθξνπζε

ελώ κεηαδίδνπλ

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 76

Bridge

10BaseT hub hubhub

bridge1

2 3

Σν θηιηξάξηζκα(filtering) θαη ε πξνώζεζε(forwarding) γίλνληαη κε έλα

πίλαθα γέθπξαο

Πεξηέρεη θαηαρσξήζεηο γηα

bull address(δηεύζπλζε LAN)

bull interface(δηαζύλδεζε γέθπξαο πνπ νδεγεί ζηνλ θόκβν)

bull Ώξα(ρξόλνο πνπ ε θαηαρώξεζε γηα ηνλ θόκβν

ηνπνζεηήζεθε ζηνλ πίλαθα)

address interface

1123

A

B EG

ABEG

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 77

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges

Κάζε πίλαθαο γέθπξαο θαηαζθεπάδεηαη απηόκαηα δπλακηθά θαη απηόλνκα

ρσξίο θακία επέκβαζε από ηνλ network administrator ή από έλα

πξσηόθνιιν παξακεηξνπνίεζεο

Ο πίλαθαο γέθπξαο είλαη αξρηθά θελόο

ηαλ έλα πιαίζην θαηαθζάλεη ζε κία από ηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε δηεύζπλζε

πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ δε βξίζθεηαη ζηνλ πίλαθα ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί

αληίγξαθα ηνπ πιαηζίνπ ζηνπο output buffers πνπ πξνεγνύληαη όισλ ησλ

άιισλ δηαζπλδέζεσλ

ε θάζε κία από απηέο ηηο άιιεο δηαζπλδέζεηο ην πιαίζην κεηαδίδεηαη κέζα

ζην LAN ηκήκα ρξεζηκνπνηώληαο CSMACD

Γηα θάζε πιαίζην πνπ ιακβάλεηαη ε γέθπξα απνζεθεύεη ζηνλ πίλαθα ηεο ηε

δηεύζπλζε LAN (1) ηελ source address ηνπ πιαηζίνπ (2) ηελ δηαζύλδεζε

από ηελ νπνία θηάλεη ην πιαίζην (3) ηελ ηξέρνπζα ώξα Με απηό ηνλ ηξόπν

ε γέθπξα θαηαγξάθεη ζηνλ πίλαθα ηεο ην LAN ηκήκα ζην νπνίν ν sending

(apostoleas) θόκβνο βξίζθεηαη Δάλ θάζε θόκβνο ζην LAN ζηείιεη έλα

πιαίζην ηόηε θάζε θόκβνο ζα έρεη θαηαγξαθεί ζηνλ πίλαθα

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 78

Ζ ηδηόηεηα ηνπ self-learning ησλ bridges(conrsquotd)

ηαλ έλα πιαίζην θηάλεη ζηηο δηαζπλδέζεηο θαη ε

δηεύζπλζε πξννξηζκνύ ηνπ πιαηζίνπ είλαη ζηνλ πίλαθα

ηόηε ε γέθπξα πξνσζεί ην πιαίζην ζηελ θαηάιιειε

δηαζύλδεζε

Ζ γέθπξα δηαγξάθεη κία δηεύζπλζε από ηνλ πίλαθα αλ

δελ έρεη ιεθζεί θαλέλα πιαίζην κε αύηε ηε δηεύζπλζε

ζαλ δηεύζπλζε πξνέιεπζεο κεηά από θάπνην ρξνληθό

δηάζηεκα (aging time)

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 79

Σν θαιππηόκελν δέληξν ησλ bridges

Γηα ηελ απνθπγή ησλ θπθιηθώλ δηαδξνκώλ θαη ηνπ πνιιαπιαζηαζκνύ ηωλ πιαηζίωλ

νη γέθπξεο ρξεζηκνπνηνύλ έλα πξσηόθνιιν θαιππηόκελνπ δέληξνπ (spanning tree protocol)

ην spanning tree protocol

νη γέθπξεο επηθνηλσλνύλ κεηαμύ ηνπο κέζσ ησλ LANs γηα λα θαζνξίζνπλ έλαθαιππηόκελν δέληξν (spanning tree) δειαδή έλα ππνζύλνιν ηεο αξρηθήο ηνπνινγίαο ρωξίο loops

Μεηά πνπ νη γέθπξεο θαζνξίζνπλ έλα θαιππηόκελν δέληξν

νη γέθπξεο απνζπλδένπλ εηθνληθά ηηο θαηάιιειεο δηαζπλδέζεηο

γηα λα δεκηνπξγήζνπλ ην θαιππηόκελν δέληξν από ηελ αξρηθή ηνπνινγία

Δάλ αξγόηεξα κία από ηηο δεύμεηο ζην θαιππηόκελν δέληξν απνηύρεη

νη γέθπξεο κπνξνύλ απηόκαηα λα επαλαζπλδέζνπλ ηηο δηαζπλδέζεηο

λα ηξέμνπλ ηνλ αιγόξηζκν ηνπ θαιππηόκελνπ δέληξνπ μαλά θαη λα θαζνξίζνπλ έλα λέν ζύλνιν δηαζπλδέζεσλ πνπ πξέπεη λα απνζπλδεζνύλ εηθνληθά

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 80

Switches

In general

When a packet arrives at a switch

It really arrives on an inbound link and leaves the switch on an outbound link

Store-and-forward

The packet is first gathered amp stored in its entirety before the switch begins to transmit it on the outbound link

In the case that the output buffer becomes empty before the whole packet has arrived to the switch this gathering generates a store-and-forward delay at the switch

Cut-through

If the buffer becomes empty before the entire packet has arrived the switch can start to transmit the front of the packet while the back of the packet continues to arrive

Before transmitting the packet on the outbound link the portion of the packet that contains the destination address must first arrive

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 81

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

Σν switch έρεη πνιιά interfaces

Οη θόκβνη έρνπλ άκεζε ζύλδεζε ζην switch

Full duplex

πνπ ζεκαίλεη όηη κπνξεί ηαπηόρξνλα λα ζηείιεη amp

λα ιάβεη ζην ίδην network interface

Χωξίο ζπγθξνύζεηο

Switching A-ζην-Arsquo θαη B-ζην-Brsquo

ηαπηόρξνλα ρσξίο ζπγθξνύζεηο

Τα switches έρνπλ πνιύ πεξηζζόηεξα

network interfaces από όηη ηα bridges

(πρ 12 vs 2-4) (δηαθνξά από ηα

bridges)

Παξαηεξείζηε ηε δηαθνξά κε ηηο shared

LAN ζπλδέζεηο

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Switches operate in full-duplex

mode unlike bridges

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 82

Switches απνθιεηζηηθή πξόζβαζε

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

Έλα δεπγάξη από twisted pair cooper wire (πρ 10BaseT 100BaseT)

Σν έλα θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο από ηνλ πνκπό Α πξνο ην switch

amp ην άιιν θαιώδην γηα ηηο κεηαδόζεηο απν ην switch ζην Α

Γελ ππάξρεη ινηπόλ πηζαλόηεηα ζύγθξνπζεο

Δπίζεο ηα switches έρνπλ

store-and-forward policy

κεηαδίδνπλ κόλν έλα frame θάζε θνξά

Σα downstream amp upstream connections

ιεηηνπξγνύλ ζαλ direct point-to-point

Γελ ρξεηάδεηαη ινηπόλ

collision detection amp carrier sensing

(πξνζέμηε απηή ηε δηαθνξά από ηα shared LANs)

Σα bridges amp switches είλαη store-and-forward ζε αληίζεζε κε ηα hubs

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 83

Παξάδεηγκα

Τπνζέζηε όηη

Ο host A κπνξεί λα ζηείιεη έλα αξρείν ζηνλ Arsquo ελώ ν B ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Brsquo amp

ν C ζηέιλεη έλα αξρείν ζην Crsquo

Δάλ ν θάζε host έρεη κία 10Mbps adapter card ηόηε ην ζπλνιηθό throughput

θαηά ηελ δηάξθεηα ησλ ηξηώλ απηώλ ηαπηόρξνλσλ κεηαθνξώλ αξρείσλ είλαη 30Mbps

switch

A

Arsquo

B

Brsquo

C

Crsquo

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC layer

Institutional δίθηπν

hub hubhub

switch

Πνμξ ελωηενηθό δίθηομ

router

IP subnet

mail server

web server

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 85

Παξάδεηγκα Switch

Τπνζέζηε όηη ν D απαληάεη πίζσ κε έλα πιαίζην ζηνλ C

ην Switch ιακβάλεη ην πιαίζην από ηνλ D

ζεκεηώλεη ζην πίλαθα ηνπ bridge όηη ν D είλαη ζην interface 2

επεηδή ν C είλαη ζηνλ πίλαθα ην switch πξνσζεί ην πιαίζην

κόλν ζην interface 1

ην πιαίζην ιακβάλεηαη από ηνλ C

hub hub hub

switch

A

B CD

EF

G H

I

address interface

ABEGC

11231

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 86

Γξνκνινγώληαο ζε έλα άιιν LAN

παξάδεηγκα ζηέιλεηαη δεδνκελόγξακκα από ηνλ Α ζηνλ Β κέζσ ηνπ R

ππνζέζηε όηη ν A μέξεη ηελ IP δηεύζπλζε ηνπ B

Γύν ARP πίλαθεο ζηνλ δξνκνινγεηή o έλαο γηα θάζε IP δίθηπν (LAN)

ην routing table ζηε πεγή βξεο ηνλ δξνκνινγεηή 111111111110

ην ARP table ζηε πεγή βξεο ηελ MAC δηεύζπλζε E6-E9-00-17-BB-4B

A

R

B

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη

MAC Layer- 87

1 A creates datagram with source A destination B

2 A uses ARP to get Rrsquos MAC address for 111111111110

3 A creates link-layer frame with Rs MAC address as destination frame contains A-

to-B IP datagram

4 Arsquos adapter sends frame

5 Rrsquos adapter receives frame

6 R removes IP datagram from Ethernet frame sees its destined to B

7 R uses ARP to get Brsquos MAC address

8 R creates frame containing A-to-B IP datagram sends to B

A

R

B

Έλαο δξνκνινγεηήο έρεη πνιιέο IP δηεπζύλζεηο θαη interfaces

Κάζε interface έρεη κία IP δηεύζπλζε θαη έλα ARP θνκκάηη