Blok 7: netwerken

Les 4

Christian Bokhove

Vraag

Hoe kunnen ´vele´ gebruikers communiceren (informatie uitwisselen) met dezelfde physical service provider?

Waarom geen multiplexing gebruiken? Hoe kunnen we voorkomen dat meerdere

gebruikers tegelijkertijd frames versturen?

The functies in LLC en MAC sublaag

Logical Link Control:– Framing (Zie Les 3)– Error handling (Zie Les 3)– Flow Control (Zie Les 3)

Medium Access Control:– Access Control– Addressing

Access Control

Aanname:– Veel systemen willen frames verzenden– Wie wil communiceren is van tevoren niet bekend– Er is geen centraal systeem dat bepaald wie de volgende is

Toegangs Probleem:– hoe het gebruik van het medium ‘coordineren’ als systemen hier om

strijden? Medium Access Control Mechanismes

– pure ALOHA)– slotted ALOHA– CSMA– CSMA / CD

Access Control - Pure ALOHA

Zendende Entiteit:– Als het systeem een

frame te zenden heeft, zendt het het frame, en

– Wacht op een bevestiging– Als de tijd op is, verstuur

het frame dan opnieuw

Ontvangende entiteit:– Als een frame een fout bevat

(door een botsing), gooi het dan weg en wacht.

– Als een (goed) frame wordt ontvangen, controleer dan op fouten (bijv. Met CRC) :

Als een fout ontdekt is, gooi het frame dan weg en wacht.

Als geen fout ontdekt is, stuur dan een bevestiging.

Access Control – Data versturen

PC PC PC

tijd

Access Control – Data Versturen (2)

PC1 PC2 PC3

botsingtijd

Access Control - Pure ALOHA (2)

In pure ALOHA is elk kanaal ‘free4all’, het mechanisme is erg ‘hebberig’

Als veel systemen willen zenden, neemt het aantal botsingen sterk toe

Maximale benutting van het fysieke kanaal is 18.5 %

Dus, dit willen we verbeteren...

Access Control - Slotted ALOHA

In slotted ALOHA, wordt tijd verdeeld in intervallen.– Zo´n tijd-interval heet een slot.

Een systeem mag alleen beginnen met zenden aan het begin van een nieuw tijd-interval.

Hoe lang duurt een slot?– De tijdsduur van een slot wordt bepaald door de tijd die nodig is om

één frame te versturen. Hoe weten systemen wanneer een nieuw slot begint?

– Er is één systeem dat een 'hartslag' signaal produceert waarmee het de start van een nieuw slot aangeeft.

Verassing: maximale benutting is ~37 % (Dus twee maal dat van pure ALOHA).

Access Control - Opmerkingen

De propagatie verstraging tussen stations is normaal klein ten opzichte van de frame-transmissie tijd. Dus:

– Als een systeem start met het zenden van een frame, weten andere systemen dit erg snel (als deze systemen tenminste kunnen luisteren).

Dus (gezond verstand):– De andere systemen kunnen besluiten om te wachten met het

verzenden van hun frames totdat het andere systeem klaar is met het verzenden van zijn frame.

Access Control - CSMA(Carrier Sense Multiple Access)

Zendende entiteit:– Kijk of iemand anders een

frame aan het verzenden is.

– Zoja, kom dan later terug– Zonee, wacht dan even

en verstuur het frame.– Als geen bevestiging

wordt ontvangen (of de tijd is op), start dan een hertransmissie

Ontvangende entiteit:– Als een frame een fout bevat

(door een botsing), gooi het dan weg en wacht.

– Als een (goed) frame wordt ontvangen, controleer dan op fouten (bijv. Met CRC) :

Als een fout ontdekt is, gooi het frame dan weg en wacht.

Als geen fout ontdekt is, stuur dan een bevestiging.

Access Control - CSMA (2)

Er zijn verschillende wacht strategieën voor een zender. Bijvoorbeeld:

– Wacht niet (hebberig mechanisme) (1-persistent CSMA)– Wacht een willekeurige tijd (non-persistent CSMA)– Verstuur een frame in het eerste slot met kans p, verstuur in het

tweede tijdslot met kans (1-p)*p, etc. (p-persistent CSMA) Observatie:

– Als een botsing plaatsvindt, blijven de systemen zenden tot het gehele frame verzonden is.

– Voor grote frames kan nog steeds veel capaciteit onbenut blijven.

– Het moet dus nog beter kunnen …

Access Control - CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access met Collision Detection)

Breidt CSMA als volgt uit:– Een station is een frame aan het verzenden,– Op het moment dat het station een botsing

detecteert, stopt de transmissie van het overgebleven deel van het frame

CSMA/CD is het meest gebruikte mechanisme voor access control (bijvoorbeeld Ethernet / IEEE 802.3).

Addressing

Een systeem moet weten (herkennen) dat data bestemd is voor het systeem

Omdat meerdere systemen verbonden zijn moet een addressing scheme (adresserings-schema) worden gebruikt!

Addressen horen bij het verstuurde PDU! Voorbeeld: in Ethernet/IEEE 802.3, worden 48 bits

gebruikt voor de adressering (Er zijn dus 248 mogelijke adressen).

Standaarden

Er zijn vele standaarden voor multipoint data-links

Een belangrijke rol bij die standaarden speelt het IEEE

– IEEE = Institute of Electrical and Electronics Engineering

Doelstellingen van IEEE 802– Gemiddeld geografisch

gebied– Eén gedeeld fysiek medium– Broadcast naar alle systemen– Enkel administratief domein

(1 eigenaar).

Enkele werkende groepen van IEEE 802:

– …– 802.2: Logical Link

Control– 802.3: CSMA/CD– 802.5: Token-ring– …– 802.11: Draadloos LAN

(wireless campus!?)– …

Data-Link Relaying

Met data-link relaying kunnen we netwerken bouwen, oftewel Local Area Networks (LAN’s) onderling verbinden.

Redenen om dit te doen of te willen:– Bestaande LAN's verbinden– LAN's die te groot zijn geworden, opdelen.

Er zijn twee manieren:– LAN’s die geografisch dicht bij elkaar liggen, kunnen worden

verbonden met Bridges.– LAN’s die geografisch ver van elkaar verwijderd liggen,

kunnen worden verbonden met Remote Bridges.

Data-Link Relaying - Bridges

PC PC PC PCPCPCBridge

User User

Physical service provider

LLC

MAC

LLC

MAC

LLC

MAC MAC

User

Physical service provider

LLC

MAC

LLC

MAC

LLC

MACMAC

User User User

'inter-working'

Data-Link Relaying - Remote Bridges

User User

Physical service provider

LLC

MAC

LLC

MAC

LLC

MAC MAC

User

Physical service provider

LLC

MAC

LLC

MAC

LLC

MACMAC

User User User

'interWorking'

PC PC PC PCPCPCRemoteBridge

RemoteBridge

LAN Zaandam LAN LeidenKPN Point-to-point

Physical service provider

DLL DLL

'interWorking'