Vadász Ea6 1 Számítógéphálózatok A hálózati réteg Távadatfeldolgozás 2000/2001. tanév Dr. Vadász Dénes.

Az előadások a következő témára: "Vadász Ea6 1 Számítógéphálózatok A hálózati réteg Távadatfeldolgozás 2000/2001. tanév Dr. Vadász Dénes."— Előadás másolata:

1 Vadász Ea6 1 Számítógéphálózatok A hálózati réteg Távadatfeldolgozás 2000/2001. tanév Dr. Vadász Dénes

2 Vadász Ea6 2 Miről lesz szó? A hálózati réteg –felette, alatta end-to-end bázis, itt az egész hálózat látszik … –A címzések, a címterek …. –A funkciók … –A hálózatszervezés (ÖK alapú, ÖK mentesség) A forgalomirányítás … követelmények, mozzanatok, módszerek … A torlódásvezérlés … 5 algoritmus ebben … A hálózati együttműködés funkció később...

3 Vadász Ea6 3 A hálózati réteg jellemzői A szállítási és az adatkapcsolati réteg között vagyunk –A szállítási réteg valódi end-to-end bázisú: valódi forrás-cél "elképzelése" van, nem tud a hálózatról, annak topológiájáról … –Az adatkapcsolati réteg egyetlen "vonalon" (single link) keresztüli keretmozgatást végez, erről tud, ezen pl. forgalomszabályozást végez … A hálózati réteg (már) forrás-cél átvitellel foglakozik, ugyanakkor (még) az "egész hálózatot" is ismeri (annak konfigurációját, jellemzőit [pl útvonalárakat …]). Ezért ez különös réteg...

4 Vadász Ea6 4 A réteg feladatai Általánosan: –jól meghatározott szolgáltatások a szállítási réteg felé, azaz –a szállítási funkcionális elemtől NSAP-on át (Network Services Access Point) kapott és megcímzett adategységet (csomagot) a cím szerinti NSAP-hoz (a funkcionális társelemhez) (és sehová máshová) eljuttatni. Más szóval –A csomagokat a forráscsomóponttól a célcsomópontig eljuttani a hálózaton keresztül …

5 Vadász Ea6 5 A címzések (addressing) A címzés egyfajta azonosítás, címzés kell, hogy entitásokat megkülönböztessünk, elérjünk –Pl. az adatkapcsolati rétegben volt a MAC címtér a fizikai (eszköz) címek az elemei. A MAC címeket a HW gyártók biztosítják, egyediek … Más címterek? –Ismerjük a SAP címeket: a szolgálatok címeit Itt és most az NSAP címeket … hálózati szolgálatokat azonosítanak (egy funkciót, egy "processzt").

6 Vadász Ea6 6 A címzések (addressing) Más címterek? –Szükségünk lesz csomópontok címeire egy hálózaton (alhálózaton) belül Ez a cím a csomópontot (gazdagép vagy kapcsológép) elérhetővé teszi egy hálózaton belül. Ezek mások, mint a MAC címek. Egy csomóponton lehet két hálózati eszköz, két MAC címmel … Érezzük, hogy ez a csomópont cím előbb-utóbb leképzendő MAC címmé (hisz az adatkapcsolati rétegben már az kell). –Szükségünk lesz a hálózatok (alhálózatok) címeire. Ezek hálózatok, alhálózatok elérhetőségi irányának meghatározásához kellenek … Hálózatot azonosítanak. Logikai hálózati címeknek is nevezik ezeket (Logical Network Address)

7 Vadász Ea6 7 A címzések (addressing) Végül –a hálózatok elérhetőségi irányainak címterei is felmerülnek. Pl. felépített virtuális áramkör azonosítók, port- csatornacímek, útvonal-címek stb. A hálózati réteg feladatát így fogalmaztuk –A csomagokat a forráscsomóponttól a célcsomópontig eljuttani a hálózaton keresztül … –de ebbe beleérjük az esetleges hálózatközi együttműködést is !

8 Vadász Ea6 8 A "szokásos" ábránk... A szegmensekben forrás és cél címek (LNA+HA), továbbá az NSAP cím. Utóbbi kijelöli a cél NSAP cimet … A csomagokhoz elérhetőségi irány cím kijelölődik (itt egyszerű, de …) A keretekhez már MAC cím kell … Szállítási réteg Hálózati réteg Adatkapcs. réteg Fizikai réteg Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer csomagok keretek szegmensek NSAP bitek

9 Vadász Ea6 9 Hálózatközi együttműködés is... Mondjuk, virtuális áramkörön (VA) alapuló N szolgálat: az LNA+HA cím leképződik VA címmé a csomagokban. Ez útvonalat ad … A kapcsolócsomópontban a VA címhez port cím (PA) is rendelődik. Ez az elérhetőségi irány cím … Természetes a VA (+PA)  MAC cím leképzés is … Szállítási Hálózati Adatkapcs. Fizikai Szállítási Hálózati Adatkapcs. Fizikai Adatkapcs. Fizikai Hálózati Adatkapcs. Fizikai A hálózatB hálózat Szegmensek (LNA+HA) (VA) (MAC) (PA)

10 Vadász Ea6 10 A hálózati réteg funkciói Forgalom (útvonal) irányítás –A csomag célbajuttatása. –Nyilvánvaló, ehhez ismerni kell a "topológiát", terhelésmegosztást kell elérni (alternatív utakat választani)... Torlódásvezérlés –Ne legyenek a hálózat egyes részei túlterheltek… –Más mint a forgalomszabályozás (az csak 2 pont között szabályoz, ez a hálózatra [annak részére])! –Ez is foglakozik persze pufferezéssel … Hálózatközi együttműködés –Heterogén hálózatok is összekapcsolhatók legyenek: internetworking N N NFC

11 Vadász Ea6 11 Az eddigiekből kivehető Elemi követelmények: –A hálózati szolgálatoknak függetleneknek kell lenni az alhálózati technikáktól! –A szállítási rétegtől elrejtendő az alhálózatok száma, típusa, a topológia! –A szállítási réteg számára ismert (hozzáférhető) hálózati+hoszt címeknek egységes rendszert kell alkotniuk!

12 Vadász Ea6 12 A nyújtott szolgálattípusok Összeköttetés alapú szolgálat (Virtuális áramkör, Circuit Switching) Összeköttetésmentes szolgálat –Üzenetkapcsolásos (Message Switching) –Csomagkapcsolásos (Packet Switching) Datagram Packet Switching Virtual Circuit Packet Switching N N NFC VC N N NFC M1 M2 N N NFC P1 P2 N N NFC VC#1:P1, P2 VC#2:P3, P4

13 Vadász Ea6 13 Megjegyzés Az összeköttetés alapú és összeköttetésmentes szolgálattípusok nemcsak itt jelennek meg –a felsőbb rétegekben is lehetnek ilyenek, –az adatkapcsolati rétegben is lehetnek … –és lehetséges a "váltás"! Pl. Modemes kapcsolt vonalon (összeköttetés a fizikai rétegben) összeköttetésmentes adatkapcsolati protokollon virtuális áramkör alapú (összekötettéses) hálózati protokoll … és "fordítva" … A hálózati rétegben nagyobb a jelentősége az ÖK alapú-ÖK mentes filozófiának, mint az adatkapcsolatiban volt! A hálózati rétegben a választásra nagyobb hatással van a szállítási rétegbeli filozófiának, mint az adatkapcsolati rétegbeliének!

14 Vadász Ea6 14 A lényeges szolgálattípusok Az összeköttetés alapú (VC) szervezés. Előnyei –dedikált átviteli csatorna alakul ki, garantált átviteli sebességgel; –Az áramkör kialakítása után elvileg nincs csatornahozzáférési késleltetés. és a datagram csomagkapcsolásos (összeköttetésmentes). Előnyei –Jobban kihasználható media; –A nem dedikált csatornák lehetnek olcsóbbak; –Kis forgalom esetén nincs fölösleges út lefoglalás...

15 Vadász Ea6 15 A virtuális áramkörön alapuló alhálózat-szervezés A hívásfelépítés során a forrás és célállomás között virtuális áramkör (Virtual Circuit) alakul ki. Ebből: Forgalomirányítás a hívásfelépítéskor történik! A kommunikáció során a csomagok ugyanazon az úton (a nyitott VC-n) haladnak mindkét irányban. A kommunikáció befejezése után a VC-t fel kell szabadítani! Az egyes csatornákon több VC építhető. Számuk maximált. VC alapú

16 Vadász Ea6 16 A címzés jellegzetessége Összeköttetéses (VC alapú) szervezés esetén a teljes forrás - cél címre csak a hívásfelépítés során van szükség! A kommunikáció során már elegendő a virtuális áramkör jelzése! VC alapú

17 Vadász Ea6 17 A forgalomirányítás forgatókönyve A hivásfelépítéskor a csomópont kiválasztja a megfelelő irányú csatornát és azon virtuális áramkört foglal le (általában a legkisebb szabad sorszámút) Ha nincs szabad áramkör, másik útvonalat választ. Ha ez sincs, a hivásfelépítés sikertelen. Minden csomópontban épül táblázat, a nyitott VC-t rögzítendő: melyik vonal melyik ármkörre kapcsolódik) Mindez ismétlődik az útvonalat érintő valamennyi csomópontra... VC alapú

18 Vadász Ea6 18 Egy példa Van 5 csomópont: A, B, C, D, E Az egyes csomópontokban a vonalak (csatornák) címe (a portcím) egyszerűen a szomszéd neve … Induláskor már létezzen B-C-D között egy virtuális áramkör. Egy vonalom max 2 VC alakítható ki … Feladat: A és D között két VC igény... VC alapú A B C D E A B C C D E C C E VC#0 D

19 Vadász Ea6 19 Az első VC A-ból D-be … VC alapú hívásfelépítés 1 A B C D E A B C C D E C C E VC#0 A táblák a csomópontokon VC#0 VC#1 D

20 Vadász Ea6 20 A másik VC A-ból D-be … A B C D E A B C C D E C C E VC#0 A táblák a csomópontokon VC#0 VC#1 VC#0 VC alapú hívásfelépítés 2 D

21 Vadász Ea6 21 A kommunikáció C szempontjából A B C D E A B C C D E C C E VC#0 VC#1 VC#0 C az A-tól VC#0 csomagot kap: a táblázata 2. sora szerint VC#1re módosítja és küldi a D-nek C az A-tól #1 jelzésű csomagot kap: a 3. sora szerint intézkedik, #0-val küldi E-nek … C a D-től #0-val csomagot kap: 1. sora szerint #0-val B- nek küldi C a D-től #1-gyel kap: #0A a továbbítás... VC alapú kommunikáció D

22 Vadász Ea6 22 VC alapú kommunikáció Végül a lebontás: a táblabejegyzések törlése …. Lehetne más technika? –Persze! Pl. Nincsenek táblák a csomópontokon (de portcímek vannak!) Hivásfelépítéskor a forrás összegyűjti az útvonal portcímeit, és ezt elhelyezi minden csomag címében pl VC#0 A-tól D-ig: A-C-D VC#1 A-tól D-ig: A-C-E-D A router ebből a címből minden csomagnál különösebb döntés nélkül tudja, melyik portjára kell továbbítani egy bejött csomagot … VC alapú

23 Vadász Ea6 23 Datagram alapú alhálózat szervezés Minden csomag teljes forrás-célcímet tartalmaz –A cím = (hálózat + hosztcím) + NSAP cím Az egyes csomagok egymástól függetlenül haladnak, minden csomagra külön-külön van útvonalirányítás! Datagram alapú

24 Vadász Ea6 24 A két szervezés összehasonlítása

25 Vadász Ea6 25 A hálózati réteg funkciói Forgalom (útvonal) irányítás –A csomag célbajuttatása. –Nyilvánvaló, ehhez ismerni kell a "topológiát", terhelésmegosztást kell elérni (alternatív utakat választani)... Torlódásvezérlés –Ne legyenek a hálózat egyes részei túlterheltek… –Más mint a forgalomszabályozás (az csak 2 pont között szabályoz, ez a hálózatra [annak részére])! –Ez is foglakozik persze pufferezéssel … Hálózatközi együttműködés –Heterogén hálózatok is összekapcsolhatók legyenek: internetworking

26 Vadász Ea6 26 A forgalomirányítás A forgalomirányító algoritmus (routing alg.) dönti el, hogy a beérkező csomagot melyik kimenő vonalra kell továbbítani –datagram hálózatoknál csomagonlént, –VA hálózatoknál csak a hívásfelépítés során (VC létrehozás során). Routing refers to the process of choosing a path, which often involves multiple hops, over which to send packets from a source machine to a destination machine across multiple physical networks. Router refers to a computer making such a decision. Forgalomirányítás

27 Vadász Ea6 27 Követelmények, tervezési szempontok Egyszerűség, megbízhatóság Helyesség (1 példányban, a megadott címre …) Robosztusság: meghibásodás esetén is maradjon működőképes (legalább valamilyen mértékben) Adaptivitás. Adaptív, ha képes önállóan felépülni és alkalmazkodni a körülményekhez Stabilitás: indulástól véges idő alatt stabil állapotba kerüljön Optimálás: költség, késletetés, min. ugrásszám szempontok lehetnek... Forgalomirányítás

28 Vadász Ea6 28 Az útvonalválsztás "mozzanatai" Döntések. Ezeket a (router) csomópontok "hozzák", hogy merre továbbítsák a vett csomagot … Információgyűjtés. Kellenek információk a döntésekhez. Pl. táblázatokat kell létrehozni, melyekben cél címekhez továbbítási irány címeket rendelünk … Forgalomirányítás

29 Vadász Ea6 29 Egy modern útvonalirányító CPU, ami kezeli –Routing protokoll –Egyéb protokollok –Slow data path Forwarding engine –Routing table –Lookup –Blocking/non-blocking Input interfaces –Link Layer kezelése –Esetleges input queueing Otput interfaces –Queueing –Scheduling –Link Layer kezelés Funkcionális részei, feladatmegosztás

30 Vadász Ea6 30 Is it Difficult? Dealing with multiple physical network connections (multi-homed hosts), single connections are straightforward. Selecting the best path in view of: –network load (congestion, delay, throughput) –datagram length (fragmentation and assembly) –type of service (specified in the datagram header) –connectivity changes (updates and temporal changes). –connectionless protocol (datagram) vs connection oriented (virtual circuit). –fairness

31 Vadász Ea6 31 Hierarchia a címzésekben Valamennyi célcím-irány pár táblázatba rendelése esetén túl nagy táblázatok alakulnának ki (és túl sok szolgálati kommunikáció kellene), legalább is nagy hálózatoknál … Megoldás: hierarchiát alakítunk ki: a teljes hálózatot alhálózatokra, ezeket al-alhálózatokre stb. bontjuk … Az alhálózatokra bontás szempontjai többfélék lehetnek. Pl: –földrajzi elhelyezkedés; –funkcionális összetartozás (pl. közös cél); –fizikai közeghatárok, adatkapcsolati protokollok szerinti... Forgalomirányítás

32 Vadász Ea6 32 Ekkor a címzés: Hálózat cím + alhálózat cím + hoszt cím alakú. Ekkor a csomóponti táblázatokban elegendő –alhálózat cím  elérhetőségi iránya és –saját alhálózaton belüli cél cím  elérhetőségi iránya bejegyzéseket írni! Lássuk be, hogy ez sokkal kevesebb bejegyzést eredményez! Forgalomirányítás Hierarchia a címzésekben

33 Vadász Ea6 33 Forgalomirányítási döntési módszerek Néhánnyal foglakozunk: –Egyutas, –többutas, –táblázat nélküli módszerek, –adaptív centralizált, –adaptív elszigetelt, –fordított tanulás … (Ez az osztályozás nem tiszta szempontú! Pl adaptív elszigetelt módszerek a táblázatnélküli módszerek, és a fordított tanulás módszerek …) Forgalomirányítás

34 Vadász Ea6 34 Egyutas forgalomirányítás Minden címhez (akár hálózati, akár hosz cím) egy továbbítási irány rögzített Előnye: egyszerű. Csak akkor optimális, ha a tárolt irány optimális. Hátránya: nem robosztus (nem hibatűrő). Forgalomirányítás, döntés

35 Vadász Ea6 35 Többutas forgalomirányítás Minden címhez több, súlyozott továbbítási irány rögzített. Ezek közül súlyozott sorsolással választunk. Pl. B egy táblabejegyzése a következő Az irányok választásának szempontjai (sorsolási súlyok): –előre megadott (fix) súlyok; –a prioritás (a csomagok prioritás adja meg); –a kommunikációtípus (a forgalmi osztály adja meg, pl gyors választ igényel, v. nagy sávszélességet igényel stb.) Forgalomirányítás, döntés B C DAE címA: 0,75; C: 0,2; D: 0,05

36 Vadász Ea6 36 Előnyei –több szempont is figyelembevehető; –robosztus; –adaptív. Hátrány –Bonyolult. Több feldolgozást igényel. Forgalomirányítás, döntés Többutas forgalomirányítás

37 Vadász Ea6 37 Táblázat nélküli módszerek A "forró krumpli" módszer –Amerre a legrövidebb a sor, arra továbbítjuk a csomagot (minél korábban "megszabadulni" a csomagtól) –Előnye: Nem kell információt gyűjteni! Egyszerű. Robosztus. –Hátránya: rossz vonali kihasználtság. A késleltetési idő nem korlátos. Forgalomirányítás, döntés

38 Vadász Ea6 38 Táblázat nélküli módszerek Az "elárasztásos" (flooding) módszer –Minden csomagot minden irányba - kivéve, ahonnan jött - továbbítunk. –Előnye: Nem kell információt gyűjteni! Egyszerű. Robosztus. –Hátránya: Nagyszámú többszörözött csomagot eredményez. Ezt "fékezni" lehet: Ugrásszámlálással. Csomag fejben számlálómező, melyet minden csomópont inkrementál. Egy bizonyos ugrásszám (ez a hálózat "átmérője") után a csomópontok eldobják a csomagot (hálózatátmérőig történő elárasztás). Csomagok sorszámozásával. Az adó sorszámozza a csomagokat. Ha egy csomópont ugyanattól a feladótól ugyanolyan szorszámú csomagot kap, mint amilyet már korábban kapott (és az időzítés nem járt le), akkor eldobja... (mégis van információgyűjtés …) Forgalomirányítás, döntés

39 Vadász Ea6 39 Adaptív centralizált forgalomirányítás Működése: –(Nagykapacitású) központ begyűjti az összes információt a csomópontokról (topológia, forgalmi irányok, terhelések …) –Ebből kiszámítja az optimális utakat és –letölti azokat a csomópontok tábláiba. Előnye: adaptív és optimális. Hátrányai: –Sebezhető. A központ hibáira védetlen. Hiba esetén elvesztheti az adaptivitását, optimalitását. –Túlterhelődnek a központ felé vezető utak (az informciógyűjtés és a letöltés is forgalom …). Általában nagy a szolgálati forgalom. –Esetenként instabil lehet: késleltetések lehetnek... Forgalomirányítás

40 Vadász Ea6 40 Adaptív elszigetelt módszerek Ilyenek a táblázatnélküli módszerek és a "fordított tanulás" (backward learning) módszer … Backward learning Minden csomag (fejében) ugrásszámláló, amit a csomópontok inkrementálnak Kezdetben "senki nem tud semmit" … Ekkor "elárasztás" történik … Forgalomirányítás

41 Vadász Ea6 41 A fordított tanulás Ha egy állomás valamely vonalán csomagot kap j ugrásszámlálóval, akkor tudja, hogy a feladó című állomás legfeljebb j lépés távolságban van … A vett adatokat a táblázatában gyűjti, "tanul" –meghatározza, hogy melyik állomás melyik irányban érhető el a legkevesebb ugrásszámmal … –Időnként "felejtenie kell" a régi bejegyzéseket (hogy alkalmazkodhasson a változásokhoz) Előnyei: nem igényel szolgálati kommunikációt. Adaptív, robosztus. Hátrányok: A "kezdeti elárasztás" fölösleges kommunikáció. Sámításigényes. Csak ugrásszám optimumot biztosít (mást nem). Forgalomirányítás

42 Vadász Ea6 42 A fordított tanulás alesete Szelektív elárasztás –A topológia ismeretében előre hoz forgalomirányítási döntéseket (nagyjából) és e szerint áraszt el … –Előny: robosztus, egyszerű. Optimális késleltetést eredményezhet. –Hátrány: rosz vonalkihasználás lehet... Forgalomirányítás

43 Vadász Ea6 43 Csomagszórásos forgalomirányítás Csomópont valamennyi (sok) állomásnak küldi (ugyanazt) a csomagot. Ez a "broadcasting". –Némely alkalamazásban ez amúgy is elengedhetetlen! Pl. osztott AB frissítése… egy ütemezési felhívás … Ennek lehetséges implementációi: –Mindenkinek külön csomag. Hát ez elég gyenge: listát kellene vezetni a broadcasting-ban résztvevőkről … Gyenge sávszélességkihasználás jön ki … Ez nem is broadcasting igazán … –Az ún. többcélcsomópontos forgalomirányítás (multi-destination routing). Ez jobb... Forgalomirányítás, különlegesség

44 Vadász Ea6 44 Multi-Destination Routing A csomagban benne az összes célcím (lista v. bittérkép formában) Egy csomópont vizsgálja az "összes célcím" struktúrát (pl a listát), hogy meghatározza a kimenő vonala(ka)t. Tegyük föl, talált valamennyi kimenő vonalat. Minden vonalra készít új csomagot, benne új "összes célcím" struktúrát (pl listát) és küldi ezt a vonalra... Forgalomirányítás, különlegesség

45 Vadász Ea6 45 Feszítőfát alkalmazó megoldások Feszítőfa (spanning tree): a (al)hálózat olyan alhalmaza, mely hurkot nem tartalmaz, de az összes csomópontot magába foglalja Nyelőfa (sink tree): azon optimális utak halmaza, melt az összes forrásból egy adott célba vezetnek. A csomópontok ismerik a forrás egy feszítőfáját (pl a nyelőfáját), és egy csomópont a feszítőfa vonalaira másolja a csomagot (kivéve azt a vonalat, amiről az érkezett … Forgalomirányítás, különlegesség

46 Vadász Ea6 46 Példa Forgalomirányítás, különlegesség A D BC EF forrás - B küldi E-nek - E küldi D-nel és F-nek - F küldi C-nek És a nyelőfa? Nem broadcasting jellemző ugyan, de használhatjuk broadcastingban … Ha ui. C nyelőfáján A  C optimális, akkor nyilván B  C is optimális … Elég bonyolult, de alkalmazható... A D BC EF Forrás 1Forrás 2 Forrás 3 Forrás 4 Forrás 5

47 Vadász Ea6 47 Routing Algorithms Most internet routing software is much less sophisticated and selects routes based on fixed assumptions about shortest paths. Central to any sorting algorithm is the routing table, which indicate the target address for each IP address. Routing algorithms can be divided into two types: –Nonadaptive: Routes computed off-line and downloaded to the routing machines at boot time. –Adaptive: Base their decisions on measurements or estimates of current traffic and topology and recalculate. They can be global, local or distributed.

48 Vadász Ea6 48 Adaptive Algorithms Design Issues Routing decision can be divided into source and system: –Source/Static Routing: source host stores the route in the packet. The routers extract the necessary info from the packet and forward it accordingly. Routing table not used. –System/Dynamic Routing: decision is made at each node. This involves a routing algorithm normally using a routing table. The table is built from info obtained from other routers. The routing protocol determines the info sent and received and the method to build the table.

49 Vadász Ea6 49 Adaptive Algorithms Design (cont) Centralised vs Decentralised: –Centralised: a routing control centre (RCC) computes and configures routes. (e.g. core gateways). –Decentralised: each router computes and configures local routes (e.g. gateways). Myopic vs Global: –Myopic: routes computed based on local topology/traffic knowledge. –Global: Routes computed based on global topology knowledge.

50 Vadász Ea6 50 Információgyűjtési módszerek Már említettünk ilyeneket az eddigiekben is Most összefoglalunk … Beszélünk statikus és dinamikus információgyűjtésről.. Statikus (információgyűjtésű) forgalomirányítás –A hálózat üzemeltője (menedzsere) tölti ki a csomópontok táblázatait … –A "input" számára a topológia és egyéb szempontok (költség, késleltetés, legrövidebb út stb.) –Nagy tapasztalat kell hozzá... Forgalomirányítás

51 Vadász Ea6 51 Dinamikus információgyűjtésű Elosztott forgalomirányításhoz … A szomszédok időnként "átadják" egymásnak "tudásukat" a hálózatról: táblázataikat, amik tartalmazzák az egyes célok elérési irányait + az illető cél "távolságát" (ugrásszám, elérési idő becsült érték stb.). A táblát kapó hozzáadja a távolságértékhez a táblát küldő (becsült) távolságát, igazítja az irányt, ebből kiszűri az optimumot … ezzel frissíti a saját táblázatát. Előny: adaptiv, robosztus, közel lehet az optimumhoz Hátrány: szolgálati kommunkikáció-igényű + számításigényű Forgalomirányítás

52 Vadász Ea6 52 Példa B D C A 1 4 2 4 A-t vizsgáljuk, aki B-től és C-től kap táblákat... B táblája A A:1 C A:3 D D:4 C táblája A A:2 B A:3 D D:4 A "módosíja" a kapott táblákat: +1+2 Módosított B B:1 C B:4 D B:5 Módosított C C:2 B C:5 D C:6 A kiválasztja a legjobbakat: A a legjobbakból új táblát készít: (És ez nem függ a régitől!) A táblája B B:1 C C:2 D B:5

53 Vadász Ea6 53 Methods to Build Routing Tables Two main methods to build routing tables are discussed here: –Shortest Path: weighs each path usually in terms of time (mean queueing and transmission delay obtained by hourly or daily test runs), geographical distance, bandwidth, average traffic, comms cost, mean queue length, measured delay, etc., or as a function of these. –Vector Distance: weighs each path in terms of the number of hops.

54 Vadász Ea6 54 Áttérünk a torlódásvezérlésre Eddig forgalomirányítás volt … –elég általános, –megismertünk néhány kifejezést … –tudjuk, kell az információgyűjtés, és a döntések … Most új hálózati rétegbeli funkcióval foglakozunk, ez a torlódásvezérlés. Ismételjük: az LLC-ben forgalomszabályozás volt (két pont közötti probléma), itt torlódásvezérlés … Annyi hasonlatosság van, hogy mindkettőben a pufferezés a kulcskérdés, a pufferkapacitások végessége a gond...

55 Vadász Ea6 55 A torlódásvezérlés célja Megelőzze és/vagy elhárítsa azokat a szituációkat, melyekben egy összeköttetés vagy egy csomópont túlterheltté válik … Nézzük ezt egy ábrán! Kézbesített csomagok száma Elküldött csomagok száma Korlát: a hálózat véges kapacitása Optimális eset:  pufferes csomópontok Valós eset: véges pufferes csomópontok Bedugulás (csomagvesztés), aminek oka már nem a hálózati kapacitás, hanem a pufferek korlátai

56 Vadász Ea6 56 Torlódásvezérlő algoritmusok Pufferek előrefoglalása Csomageldobás (különböző eldobási szempontokkal) Lefojtócsomagok módszere Izaritmikus torlódásvezérlés Forgalomszabályozásos torlódásvezérlés

57 Vadász Ea6 57 Pufferek előrefoglalása VC alapú hálózatokban … a hívásfelépítés során a VC- khez mindjárt puffereket is rendelünk: a hívásfelépítő csomag nemcsak táblabejegyzéseket generál, hanem puffereket is foglal … Ha nincs elegendő puffer, nem épül fel az áramkör (esetleg más utat keres, végső soron elutasítódik) Mekkora puffereket? Pl. az adóablak méretnek megfelelőt! Ez biztosan elég! –Pl. megáll-és-vár esetén elegendő 1 puffer: az ack ui nemcsak "helyességet" igazol, hanem puffer ürülést is! Hátrány: A "biztosan elég" nem gazdaságos. Fölös pufferkapacitást foglal (és elutasíthatnak emiatt más hívásfelépítést). Javítás: sokáig tétlen puffereket felszabadítják (Kockázatos!)

58 Vadász Ea6 58 Csomageldobás Nem foglanak előre puffereket, de van minden vonalra valamekkora … Ha egy csomóponthoz csomag érkezik és azt képtelen pufferelni, akkor eldobja … FCFS pufferhasználat ez.. –Előbb-utóbb letelik az időzítés, majd újraadják … Meggondolás: bármit eldobni? Ack-t, szolgálati csomagot? –Erre két módosítási elgondolás javasolható, 2 szempont... Torlódásvezérlés Csomageldobás

59 Vadász Ea6 59 Csomageldobási szempontok Egyik: a bemenetekre legalább egy puffert (foglalunk és) hagyunk szabadon (hogy ne váljon "süketté" a protokoll) –Ha szolgálati csomag jön: puffereli és feldolgozza.. –Ha egyéb csomag jön (és nincs puffer): eldobja … A másik a kimeneti vonalak közötti pufferfelosztás korlátozása: –korlátozzuk a kimenő vonalak puffer-sorok hosszait maximális hossz és minimális hossz előírásokkal. –A min hossz fix, a "kiéhezés" ellen, –a max hossz a forgalom függvénye lehet, változhat. Torlódásvezérlés Csomageldobás

60 Vadász Ea6 60 Heurisztikus gyakorlat "Ökölszabály" –ahol p: a pufferek össz száma; k: a kimenetek száma; m: a max hossz egy kimenetre. –És ezt "módosítják" a terheléstől függően. –Lökésszerű terheléseknél ez persze elég reménytelen … Torlódásvezérlés Csomageldobás

61 Vadász Ea6 61 Csomageldobási szempont 3 A harmadik: eldobási szempontokat alakítanak ki –Mielőtt egy puffersor betelik, adott küszöbértéknél … –a kimenetekre is … –Pl. prioritási osztályok befolyásolhatnak … vagy –az ugrások számát nézik, és azt dobják el, amelyik "kevesebbet" utazott … (kisebb erőforrásigényű ennek megismétlése a mögöttes gondolat) Torlódásvezérlés Csomageldobás

62 Vadász Ea6 62 Lefojtócsomagok módszere Choke packets A forrásokat kell lefojtani, még mielőtt a torlódás beállna … Csomópont figyeli a kimenő vonalak "telítettségét", és ha az egy küszöbértéket elér, fojtócsomagot küld a feladónak (ebbe az irányba csökkentsék a forgalmat jelentéssel), de az eredeti csomagot továbbítja … –Az eredeti csomagot meg is jelölheti "ez a csomag nálam már váltott ki fojtóüzenetet" (ti, többiek, ne féljetek tovább) Torlódásvezérlés Lefojtás

63 Vadász Ea6 63 Lefojtócsomagok módszere A küldő –az első lefojtó csomag vétele után csökkenti a forgalmát, majd –egy időzítésig nem fogad újabb fojtást (duplikált fojtások lehetnek). –Ennek leteltével újabb időzítés: ha ezalatt újabb fojtócsomag jön, tovább lassít, ha nem, visszaállítás az eredeti sebességre … Torlódásvezérlés Lefojtás

64 Vadász Ea6 64 Izaritmikus torlódásvezérlés Az elgondolás: korlátozzuk a hálózaton egyidejűleg bentlévő csomagszámot … maximális csomagszám a hálózatra … De hogy? –Legyenek a hálózaton ún. engedélyező csomagok (permit packets). (Kezdetben annyi permit, amennyi a max-csomagszám. Most ne firtassuk, hogy "keletkeznek"). –Ezek "körbejárnak" a hálózaton … –Ha forrás-hoszt küldeni akar, előbb permit-et kell birtokolnia (pl. kapnia), azt megsemmesítenie, és utána küldheti a csomagját... Torlódásvezérlés Izaritmikus

65 Vadász Ea6 65 Izaritmikus torlódásvezérlés –A cél-hoszt mikor megkapta a csomagját leveszi a hálózatról, azt feldolgozhatja, és utána generál és "körbeküld" helyette permit csomagot … Módosítás: van "engedélyező" központ, attól kell kérni permit-et. –A hátrány nyilvánvaló, ez szolgálati overhead-del jár (bár nem naggyal), és érzékeny a központ kiesésére. További gondja: ha permit csomagok "megsemmisülnek"? –Nehezen menedzselhetők (számbavétel, pótlás), kivéve az engedélyező központos megoldást. Torlódásvezérlés Izaritmikus

66 Vadász Ea6 66 Forgalomszabályozásos torlódásvezérlés Mégegyszer, forgalomszabályozás: –adó ne árasszon el vevőt (2 entitás viszonyára) A szállítási réteg valódi forás-cél réteg: ott értelmezhető a forgalomszabályozás –a vég-vég viszonyban lévő entitások "feldolgozási kapacitásait" (ezek különbségét) kell figyelembe venni. Ha a szállítási (vagy felsőbb) forgalomszabályozást nem az ottani kapacitásoktól függően alkalmazzák, hanem szigorúbb korlátozásokat (is) figyelembe vesznek, az (al)hálózat (talán) nem válik túlterheltté! Ez a forrásra is telepíthető! Közvetlenül a kibocsájtásnál érvényesíthető... Torlódásvezérlés Forgalomszabályozásos

67 Vadász Ea6 67 Forgalomszabályozásos torlódásvezérlés Beláthatjuk, –ha a "korlát" jó, nem lesz torlódás; –ha kicsit "lazább": egyenletes terhelésnél jó lesz, lökéses terheléseknél egyes pontokon kialakulhat torlódás. –Nem tervezhetünk a "csúcsra", ez még el kell menjen! Remélem "érzik", értik, miről van szó... Torlódásvezérlés Forgalomszabályozásos

68 Vadász Ea6 68 Miről volt szó? A hálózati rétegről –felette, alatta end-to-end bázis, itt az egész hálózat látszik … –A címzések, a címterek …. –A funkciók … –A hálózatszervezés (ÖK alapú, ÖK mentesség) A forgalomirányítás … követelmények, mozzanatok, módszerek … A torlódásvezérlés … 5 algoritmus ebben … A hálózati együttműködés funkció később...