Teknillinen korkeakoulu Teletekniikan laboratorio OSImalli S8.88 Tietoliikenneverkot 7 sovelluskerros 7 sovelluskerros /XHQWR.\WNHQWlMUHLWLW\V esitystapakerros yhteysjakso esitystapakerros yhteysjakso kuljetus kuljetus verkkokerros verkko kerros verkkokerros siirtoyhteys siirtoyhteys siirtoyhteys siirtoyhteys fyysinen fyysinen fyysinen fyysinen.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma lkuperäinen versio: Markus Peuhkuri 997 Miksi kytketään Suoraan yhteyteen perustuvat verkot asettavat rajoituksia sille, kuinka monta päätelaitetta voi olla kytkettynä verkkoon Suoraan yhteyteen perustuvat verkot ovat maantieteellisesti rajallisia (pitkät linkit eivät kata aluetta niiden välillä). thernetverkon pituutta rajoittaa paketin päästä päähän kulkuaika.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma Välitys ja kytkeminen OSImallissa OSImallin mukaan tapahtumat, joissa yhdeltä linkiltä toiselle siirretään informaatiota tapahtuu kerroksella kolme (L) eli verkkokerroksella. STM siirtoyhteys fyysinen Kytkin verkko kerros STM siirtoyhteys fyysinen.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma
Lvälitin Lvälitin on toistin Toistimessa regeneroidaan siirtotien signaali, etäisyyden kasvattamiseksi L Lvälitin Lvälitin on pakettikytkin Lpakettikytkimellä ei ole selkeää kuvaa tarkasta yhteydestä vaan se käsittelee kokoomatietoa (verkkotason informaatiota) Verkkotason informaation saadaan käsin syöttämällä reititysprotokollilla.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 7 Lvälitin Lvälitin on pakettikytkin L pakettikytkin tietää tarkasti osoitteen, josta paketti tulee ja minne sen kuuluu mennä. Osoite relaatio muodostaa, joko» sanomavälityksellä»linjaa tarkkailemalla Tyypillisiä laitteita ovat: Silta thernet kytkin TMkytkin SH/SONT ristikytkentälaitteet Terminologiaa Reititys (routing) on prosessi, jossa rakennetaan tietokanta kohdeosoitteen ja lähtöjohdon välille. Välitys (forwarding) on prosessi, jossa reititystietokannasta etsitään haluttua kohdeosoitetta vastaava lähtöjohto. Kytkentä (switching) on prosessi, jossa tulojohdolta kopioidaan informaatio lähtöjohdolle..9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 8
Pakettikytkin Sisältää normaalisti useita tulo ja lähtöjohtoja Tehtävät: Muodostaa reititystaulukko muilta pakettikytkimiltä saamastaan informaatiosta sekä välittää omat tietonsa muille. Uuden paketin saapuessa suorittaa paketin välitys perustuen paketin osoitteeseen. Kytkeä paketti oikealle lähtöjohdolle Huolehtia eri johtojen sovituksesta (nopeus, protokolla jne) rilaiset pakettikytkentätavat Yhteydetön kytkentä ~ sanomanvälitys Yhteydellinen kytkentä ~ virtuaalikanavat Lähdereititys, itsereititys.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 9.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma Perusteita Pakettikytkin muodostaa yhdistettyjäverkkoja liittämällä useita lähiverkkoja toisiinsa tähti topologialla. useita pakettikytkimiä toisiinsa??? topologialla Lähdereititys Jokainen päätelaite tietää verkon rakenteen ja jokaisen verkon kytkimen lähtöjohdon nimen..9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma
Lähdereititys dut Yksinkertainen verkon laitteille Haitat Osoitteen pituus riippuvainen verkon / yhteyden syvyydestä Verkon topologian selvittämien ja varastointi jokaiseen päätelaitteeseen on kallista riallaisia näkemyksiä siitä mitä otsikossa tulee olla ja miten sitä tulee käsitellä Virtuaalipiirikytkentä tuja Osoite kiinteän mittainen ja pienempi Välitys mahdollista toteuttaa raudalla Haittoja Yhteyden pystyttäminen vaatii RTT:n mittaista aikaa ennen kuin varsinainen datan siirto voi alkaa Jos jokin verkon komponenteista vioittuu (virhetila), joudutaan yhteys pystyttämään uudestaan.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma Virtuaalipiirikytkentä Yhteyden alussa muodostetaan virtuaalinen yhteys läpi verkon Sanomakytkentä Jokainen paketti reititetään erikseen verkon läpi 7 Tulojohto Osoite Lähtöjohto Osoite 9 7 7 Kohdeososoite Lähtöjohto.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 7 8
Sanomanvälitys dut i viivettä yhteyden pystyttämisen ja informaation siirron välillä Haitat Jokainen paketti reititetään omana tietoyksikkönään Pitemmät osoitteet (globaali osoite) Päätelaite ei tiedä verkon tilaa lähettäessään dataa verkkoon Levitys Yksinkertaisin tapa reitittää informaatiota Perustuu informaation kopioimiseen jokaiselle lähtöjohdolle (paitsi sille mistä informaatio saapui). i vaadi reititystaulukkoa Kytkin.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 7.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 9 Reititys Tehtävä muodostaa reititystaulukko tai päivittää olemassa olevaa taulukkoa Haetaan halvinta (lyhintä) polkua kahden päätelaitteen välillä lgoritmit perustuvat graafiteoriaan Levitys Jokainen kytkin tietää vain verkon lokaalin topologian Vain naapuri kytkimet ja päätelaitteet Soveltuu verkkoihin, joiden Topologia muuttuu usein (mobiiliverkko) Johdot ovat epäluotettavia (sotilasverkot) Reititysinformaatio täytyy välittää kaikille kytkimille.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 8.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 9
Virityspuu Virityspuu on menetelmä, jossa levitysmenetelmään perustuvaa reititystä optimoidaan poistamaan turhaa liikennettä poistamaan silmukoita verkosta Virityspuu Valitaan juuri (kytkin, jolla on pienin tunniste) lussa kaikki kytkimet kuvittelevat olevansa juuria ja kertovat olemassa olostaan kaikkialle pituudella nolla () Kaikki kytkimet päivittävät tietojaan sitä mukaan kun ne vastaanottavat tietoja muilta kytkimiltä Kun verkko stabiloituu etenee verkossa tieto juuresta ja etäisyys juureen. Kytkin välittää tietoa eteenpäin vain johdolle, josta se on saanut pienimmän pituuden arvon juureen Stabiilissa tilanteessa verkossa etenee tasaisin väliajoin juuren lähettämiä ylläpitosanomia.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma Virityspuu Lyhimmän polun algoritmit 7 Kaikki lyhimmän polun algoritmit perustuvat siihen että lyhin polku on rekursiivisesti määriteltävissä. d = min( d + d ) ij k k j ik kj.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma
ellmanin algoritmi ellmanin algoritmi Lyhimmän polun algoritmi, jossa on erillinen jono johon muutoksia kokeneet kytkimet sijoitetaan jonosta käsitellään FIFOtyyppisesti kytkimiä jo kertaalleen jonossa olevia ei sijoiteta uudestaan, () ().9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 7 ellmanin algoritmi ellmanin algoritmi () ( ) ( ) () (),, ( ) ( ) F( ).9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 8
ellmanin algoritmi ellmanin algoritmi () () (),,,F.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 9.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma ellmanin algoritmi ellmanin algoritmi () () (),,F F,,.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma
ellmanin algoritmi ellmanin algoritmi (), F.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma ellmanin algoritmi ellmanin algoritmi ().9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 7 8
ellmannin algoritmi () ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) () () ellmanford algoritmi on.... N : : N H.... N : : N Huom: Linkkivektori sisältää molemmat suunnat erikseen. luksi matriisissa täyttyvät yhden linkin päässä olevien solmujen väliset etäisyydet....9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 7.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 9 lkuperäinen versio: Raimo Kantola 997 ellmanford algoritmi on Miten käytännössä. lustetaan: Jos i=j silloin [i,j] =, muuten [i,j] = inf. lustetaan H[i,j] =.. l ja kohteille k aseta i = L[l].s, j = L[l].d ja laske d = L[l].m + [j,k]. Jos d < [i,k], aseta [i,k] = d; H[i,k] = l.. Jos edes yksi [i,k] muuttui, toista kohta, muutoin algoritmi päättyy. Solmu muodostaa reititystaulun: :sta solmuun Linkki Kustannus.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 8 lkuperäinen versio: Raimo Kantola 997.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma lkuperäinen versio: Raimo Kantola 997 9
Miten käytännössä :sta solmuun Linkki Kustannus :sta solmuun Linkki Kustannus.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma lkuperäinen versio: Raimo Kantola 997 Miten käytännössä :sta Linkki Kustannus :sta Linkki Kustannus :sta Linkki Kustannus.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma lkuperäinen versio: Raimo Kantola 997 Miten käytännössä :sta Linkki Kustannus.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma lkuperäinen versio: Raimo Kantola 997 :sta Linkki Kustannus :sta Linkki Kustannus Miten käytännössä :sta Linkki Kustannus :sta Linkki Kustannus :sta Linkki Kustannus,, ja muodostavat vielä vektorit, lähettävät ne mutta ne eivät enää aiheuta muutoksia..9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma lkuperäinen versio: Raimo Kantola 997
Linkin katkeaminen aiheuttaa päivityskierroksen :sta Linkki Kustannus :sta Linkki Kustannus inf. inf inf inf. inf. xxxxxxxxx Linkkitilakartta Kustakin rivistä vastaa tietty solmu Mistä Mihin Linkki täisyys.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma lkuperäinen versio: Raimo Kantola 997.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 7 lkuperäinen versio: Raimo Kantola 997 Linkkitila Linkintilaan perustuvat reititys menetelmät ylläpitävät verkon topologiakarttaa. Topologiakartta perustuu ajatukseen, että jokainen kytkin tietää sen välittömän naapurin ja välisen johdon tilan jokainen kytkin kertoo naapurilleen oman käsityksensä naapureistaan ja niihin johtavista johdoista.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma ijkstran algoritmi for i = to k set d d d ij ij ii = i ja j naapureita l i ja j ei naapureita end find min( d ) for i = to k d = min( d, d + l ) ij ik ik ij jk.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 8 ij
ijkstran algoritmi ijkstran algoritmi () ( ) ( ) () () ( ) ( ) F( ).9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 9.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma ijkstran algoritmi ijkstran algoritmi () () () ().9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma
ijkstran algoritmi ijkstran algoritmi () ( ) ( ) () () ( ) ( ) ( ) () ().9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma ijkstran algoritmi Kustannusfunktio dellä esitetyissä vaihtoehdoissa on kustannus eri johdoilla ollut (minimi kytkentä reititys) vakio (minimi kustannus reititys) Kustannusfunktio voi olla myös riippuvainen verkon tilasta ja erilaisten johtojen ominaisuuksista Verkon kuormituksen huomiointi Operaattorin huomiointi Johdon siirtoviiveen huomiointi Johdon kapasiteetin huomiointi.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 7 8
Kustannusfunktion dynamiikka Mikäli kustannusfunktion reagoi verkon viiveisiin ja kuormitukseen täytyy reagoinnin perustua keskiarvoistukseen hetkellinen muutos ei saa olla liian suuri (oskilointi) kuormitusta ei saa huomioida pienillä kuormitusasteilla.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 7 räs tapa tehdä kustannusfunktio 9,kbps sat 9,kbps maa kbps sat kbps maa 7 7.9.998 S8.88 Tietoliikenneverkot / Marko Luoma 8 9