UL/FRI/UNI-RI/RKO/Transportni sistem

Iz E-študij, proste zakladnice študentskega znanja

< UL | FRI | UNI-RI | RKO
Skoči na: navigacija, iskanje

Vsebina

Komunikacijski (transportni) sistem

  • Transportni sistem mora biti za končnega uporabnika transparenten.
  • Osnovni tehnološki in infrastrukturni del transportnega sistema je omrežje, ki ima svojo topologijo.
  • Osnovna storitev transportnega sistema je povezljivost med informacijskimi sistemi. To pomeni, da se povežeta dva računalnika na nivoju aplikacijskih procesov oziroma podatkov.

Povezljivost sestavljajo:

  • usmerjanje (množica procedur, ki poskrbi, da sporočilo pravilno potuje od vozlišča do vozlišča),
  • usmerjevalni algoritem,
  • preklop (zadnja faza usmerjevealnega algoritma - izvedba napredovanja paketa v pravo smer).

Transportni sistem sestavljata dve plasti ISO/OSI modela, in sicer transportna in omrežna. Transportni sistem mora:

  • zagotoviti pretvorbo podatkov v sporočila (pakete) - transportna plast,
  • opremiti pakete za pot do sprejemnika (omrežni naslov sprejemnika) - omrežna plast,
  • vzpostaviti povezavo z usmerjanjem paketov - omrežna plast,
  • zagotoviti ustrezen usmerjevalni algoritem, ki izvaja preklope paketov v vozliščih - omrežna plast,
  • zagotoviti pretvorbo sporočila (paketov) v podatke, ki jih razume sprejemnik - transportna plast.

Za zagotovitev povezljivosti morata omrežna in transportna plast vzpostaviti končno povezavo, ki zagotavlja fizično komunikacijo med dvema informacijskima sistemoma. Končna povezava je zaporedje omrežnih in lokalnih povezav, ki omogočajo povezovanje dveh računalnikov.

Transportna in omrežna plast sta zelo tesno povezani. Med seboj sta komplementarni - se dopolnjujeta; kar nima ena ima druga. 

stran 584

Končna povezava

  • Povezljivost je možnost sistema, da omogoča prenos podatkov med več informacijskimi okolji.
  • Končna povezava je izvedba logične transportne povezave.
  • Sestavljata jo dve omrežni pristopni točki in interni protokol omrežja. 
stran 626, 750

Preklapljanje

Definirano je na omrežni plasti. Preklop je izvedba usmerjanja v vozlišču.

Tri vrste preklapljanja:

  • preklapljanje vodov,
  • preklapljanje sporočil in
  • preklapljanje paketov.

Preklapljanje vodov

  • Povezana storitev.
  • Primer takega preklapljanja je telefonski sistem (releji).
  • Preklopi se vršijo v okviru celotne povezave (1 preklop na povezavo).

Postopek prenosa lahko razdelimo na tri dele:

  • vzpostavljanje zveze (fizično),
  • prenos sporočil (transparentno - vozlišča ne pregledujejo sporočil),
  • rušenje zveze (sprostitev vozlišč).

Preklapljanje sporočil

  • Preklopi se vršijo v okviru enega sporočila.
  • V vozliščih se paketi shranjujejo.
  • Ko prispe celo sporočilo, ga pošljemo naprej.

Nepovezana storitev:

  • ne vzpostavljamo povezave,
  • sporočilo napreduje neodvisno med dvema točkama.

Prednosti:

  • ne rezerviramo segmenta omrežja, ki ga uporabljamo (več sočasnih povezav),
  • dinamično usmerjanje (prilagaja se razmeram v omrežju).

Slabosti:

  • zahteva velike pomnilniške kapacitete vozlišč,
  • počasnost - branje in pisanje na disk.

Preklapljanje paketov

  • Preklapaljanje se vrši v okviru enega paketa - paketi se ne čakajo v vozlišču.
  • Po hitrosti je med zgornjima načinoma.
  • Uporablja se v večini današnjih omrežij.

Prednosti:

  • v vozliščih ne potrebujemo velikih diskov.

Preklapljanje paketov podpira dva načina delovanja.

Virtualne zveze (povezave)

  • protokol X25
  • podobno kot pri komutaciji vodov,
  • nadzor napak se opravlja v omrežju,
  • povezana storitev,
  • zagotovljena je kontrola pretoka,
  • za vsako virtualno zvezo se ustvari virtualni kanal
  • s pomočjo podatka o virtualnem kanalu lahko ločimo pakete različnih virtualnih povezav,
  • identifikator, ki omogoča časovno multipleksiranje,
  • vsako vozlišče ima povezovalno tabelo.

Prav tako kot pri komutaciji vodov imamo tri faze, in sicer:

  • vzpostavljanje povezave (potrebujemo strukturo, ki beleži virtualno povezavo - povezovalna tabela),
  • prenos paketov (ne potrebujemo naslova ponora, preklaplja se preko povezovalnih tabel, usmerjevalni algoritem se zažene samo na začetku, da napolni povezovalne tabele),
  • rušenje zveze (brisanje povezovalnih tabel).

Datagramske zveze (povezave)

  • IP protokol,
  • nepovezana storitev,
  • nadzor napak je prepuščen transportni plasti,
  • kontrola pretoka je težko izvedljiva,
  • usmerjevalni algoritem moramo zagnati za vsak paket posebej,
  • sekvenca ni zagotovljena,
  • bolj obstojna, prilagodljiva,
  • vsak paket vsebuje še naslov ponora + naslov izvora,
  • vsako vozlišče ima usmerjevalno tabelo. 
!!še posebej rad sprašuje v tem poglavju Usmerjanje in preklapljanje, ter Virtualno in datagramsko povezavo!!

Usmerjanje

Usmerjanje je postopek, ki na osnovi izvora in ponora paketov zgradi zvezo skozi omrežje.

Tipi usmerjanja:

  • statično (primerno za stabilna omrežja),
  • dinamično (prilagodljivo razmeram v omrežju).
  • paralelno (usmerjanje po več poteh - ena transportna povezava ima več omrežnih).
  • lokalno (tudi razpršeno - usmerjanje se izvede le na podlagi neposredne okolice vozlišča),
  • centralno (na osnovi stanja v omrežju).
  • optimalno (vse linije so enako obremenjene).

Usmerjevalni algoritmi:

  • usmerjanje z vektorjem razdalje (vsako vozlišče ima tabelo o smeri in razdalji do drugih vozlišč, vozlišče pozna razdaljo do sosedov, pošiljajo si tabele),
  • poplavljanje (pakete v vozlišču pošiljamo na vse izhodne linije),
  • selektivno poplavljanje (pakete se pošilja le na linije, ki so približno v pravi smeri; uničevanje paketov, ki so naredili več kot n skokov)
  • vzvratno grajenje poti (izvor prometa je v A. Če neko vozlišče ugotovi, da je prišel paket A po liniji, ki jo tudi sam pozna kot najboljšo za pošiljanje proti A, paket razpošlje na vse izhodne linije. Sicer meni, da je duplikat in ga zavrže, Tako dobimo minimalno vpeto drevo).

Pošiljanje paketov na več naslovov (multicast):

  • na vse naslove (velik promet),
  • poplavljanje (pošlje na vse izhodne linije),
  • večponorno usmerjanje (paket se pošlje le na linije, ki vodijo proti vsaj enemu ponoru),
  • iskanje drevesa ponorov (poznamo minimalno vpeto drevo).

Usmerjevalne tabele

  • Podatkovne strukture usmerjevalnih algoritmov imenujemo usmerjevalne tabele.
  • Prvi del definira izvorno in ponorno povezavo, drugi del opisuje smer nadaljevanja poti v posameznem vozlišču. 
stran 644

Omrežna in transportna povezava

  • Omrežna povezava (tudi končna povezava) je zaporedje vozlišč od izvornega lokalnega vozlišča prek vmesnih vozlišč do ponornega lokalnega vozlišča.
  • Opazujemo zvezo v fizičnem omrežju.
  • Transportna povezava je povezava v logičnem omrežju.
  • Lahko jih je več kot jih ponuja fizično omrežje (multipleksiranje logičnih povezav).
  • Govorimo o logičnem omrežju. 
 stran 652

Komplementarnost transportne in omrežne plasti

Omrežna in transportna plast sta med seboj komplementarni - kar nima ena ima druga.

Omrežno plast lahko razdelimo na tri razrede:

  1. omrežje deluje praktično brez napak (odpove 1x na leto) - idealna omrežna plast, zagotavlja sekvenco paketov, ni podvojenih in izgubljenih paketov,
  2. napake so posledica izrednih dogodkov, problem je interna nekosistentnost (odpove 1x na dan), možen izpad omrežne povezave,
  3. nezanesljive omrežne storitve, napake so lahko pogostejše, sekvenca ni zagotovljena, paketi lahko manjakajo.

Kaj mora znati transportna plast pri posameznem razredu omrežne plasti:

  1. V primeru napake mora transportna plast znati resetirati transportno povezavo (T-Reset). Na oddajnikovi strani mora oblikovati transportne pakete iz podatkovnih blokov, ki jih dobi od višjih plasti. Na sprejemni strani pakete preoblikuje v podatkovne enote - podatke, ki jih pričakujejo višje plasti. V primeru kakršnihkoli težav resetira transportno povezavo (T-Reset), kar pomeni tudi rušenje končne povezave. Aplikacijska plast mora začeti postopke vzpostavljanja fizične povezave.
  2. Znati mora zaznati napako in sprožiti vnovično vzpostavljanje omrežne povezave (N-Reset). Preostali pogoji in funkcionalnost so enaki kot pri 1.
  3. Potrebujemo bistveno zahtevnejši in kompleksnejši protokol. Transportna plast mora poleg funkcionalnosti protokola 2 znati še urejati vrstni red paketov, izločati ponovljene pakete in ugotavljati manjkajoče pakete in skrbeti za njihovo vnovično pošiljanje. Transportna plast potrebuje kompleten potrditveni protokol. 
stran 597

Multipleksiranje transportnih storitev

  • Vsaka transportna povezava pomeni neko zahtevo po povezljivosti.
  • Dva tipa multipleksiranja:
    • Navzdol
      • več transportnih povezav si deli isto omrežno povezavo,
      • pakete moramo tlačiti skozi isti vmesnik
      • zasedenosti transportnih povezav so majhne,
      • isto zvezo si deli več procesov,
      • razbremenjuje se omrežna infrastruktura.
    • Navzgor
      • ena transportna povezava vzpostavi več omrežnih povezav,
      • poveča se prepustnost.

Multipleksiranje podpirata le razred 1 in razred 2 omrežnih povezav. 

stran 599

Funkcije omrežne plasti

  • usmerjanje paketov skozi omrežje,
  • filtriranje na osnovi omrežnih naslovov,
  • spajanje več omrežij med seboj (Gateway - prehod),
    • pretvarjanje paketov v prave oblike,
    • znati govoriti protokole obeh omrežij (interface med omrežji),
    • tarifni mehanizmi,
    • kompenzacija tehnoloških razlik med omrežji.

Kaj mora omrežna plast naresti v lokalnem računalniku v primeru virtualne zveze?

  • poslati zahtevo za povezavo,
  • vzpostaviti virtualno zvezo (vzpostaviti povezovalne tabele).

Kaj mora mrežna plast naresti v lokalnem računalniku v primeru datagramske zveze?

  • opremiti pakete z naslovom ponora in izvora,
  • v vozlišču omrežja mora znati usmerjati.

Topologije

Topologijo sestavljajo:

  • hrbtenica omrežja (infrastrukturni del transportnega sistema),
  • generatorji prometa,
  • mrežne storitvene pristopne točke (vmesnik med hrbetnico in generatorji),
  • medomrežne storitvene pristopne točke (vmesnik med hrbetnicami).

Topologija definira fizične povezave med posameznimi vozlišči (vozlišča in omrežne povezave).

Tipi vozlišč:

  • lokalna (vozlišča na katera so priključeni informacijski sistemi) in
  • omrežna (imajo le povezavo na druga vozlišča).

Topologije na osnovi dvotočkovenga prenosnega kanala

Na kanal lahko priključimo le dve vozlišči.

  • zvezda
    • poceni,
    • konstanten routing,
    • s številom priklopov performanse padajo,
    • če pade vozlišče, pade vse.
  • drevo
    • zelo redka,
    • strukturirano ožičevanje,
    • večnivojska zvezda,
    • če vozlišče pade omrežje razapade na dva dela.
  • obroč
    • usmerjanje je bolj zakomplicirano,
    • če ena povezava odpove, še deluje,
    • zakasnitev omrežja je odvisna od izvora do ponora.
  • polna topologija
    • vsako vozlišče je povezano z vsakim,
    • konstantna zakasnitev,
    • drago.
  • splošna topologija
    • podmnožica polne.

Topologije na osnovi skupinskega prenosnega kanala

Na kanal lahko priključimo več kot dva izvora/ponora.(LAN, govorimo o skupinskem prenosnem kanalu)

  • vodilo
    • kolizije,
    • zakasnitev.
  • obroč
    • faza poslušanja (imamo kratek stik, nihče ne pošilja),
    • faza pošiljanja (izvorna postaja prekine stik, začne s pošiljanjem),
    • pošilja lahko le eden naenkrat,
    • dobijo vsi (če poslušajo). 
stran 616

Medomrežno povezovanje

Povezujemo hrbtenice, povezovanje opravlja omrežna plast - usmerjevalniki. Povezujemo preko medomrežne storitvene pristopne točke. Več oblik povezovanja:

  • tuneliranje paketov (paket tujega protokola prenesemo kot podatke po pravilih domačega protokola - za omrežja, kjer ni uporabnikov - tranzitna),
  • fragmentacija paketov (osnovni paketi se preoblikujejo v ustrezno obliko - ko se sprejemnik nahaja v omrežju).

Poznamo multiprotokolarna omrežja.

Naprave, ki povezujejo različne plasti med seboj:

  • fizična plast - ponavljalnik (ojačanje in konverzija signalov - med električnim in optičnim),
  • na povezavni plasti - most (konverzija okvirov med različnimi protokoli),
  • na omrežni plasti - usmerjevalnik (povezuje različna omrežja),
  • višje plasti - protokolarni pretvornik (povezuje različne transportne in aplikacijske protokole). 
stran 660

M/M/1

Uporabljamo ga za simuliranje strukture prenosnega kanala.

Načrtovanje omrežja

Pri načrtovanju moramo upoševati:

  1. razpršenost uporabnikov,
  2. ocena prometa γi,j,
  3. porazdelitev prometa,
  4. zanesljivost + alternativne poti (topologijo),
  5. prepustnost,
  6. največja dovoljena zakasnitev,
  7. komercialno dostopne kapacitete,
  8. topološki robni pogoji (npr. ne več kot dva skoka).

Iz tega dobimo začetno topologijo.

Podatki:

  • γi,j...promet od vozlišča i do j (v paketih na sekundo) - sestavimo prometno matriko,
  • λi,j...promet na povezavi med vozlišči i in j (v paketih na sekundo),
  • μCi...število paketov, ki jih lahko povezava prenese v sekundi (kapaciteta povezave),
  • Ti...zakasnitev na liniji i,
  • T=\frac{n}{\lambda}\sum_i \lambda_i T_i...povprečna zakasnitev paketa (odzivni čas).
  • End-to-End - majhna verjetnost izgube paketa,
  • Multicast - velika verjetnost izgube. 
stran 667

Robni pogoji pri načrtovanju topologije omrežja

  • število skokov (število povezav od izvornega lokalnega do ponornega lokalnega vozlišča),
  • število alternativnih poti – število končnih povezav med poljubnima lokalnima vozliščema,
  • število neodvisnih povezav A - iz vsakega lokalnega vozlišča mora obstajati A povezav do A različnih vozlišč (povezave nimajo skupnih vozlišč na poti),
  • število redundantnih povezav R - vsako lokalno vozlišče mora imeti vsaj R povezav s preostalimi vozlišči hrbtenice (povezava, ki ima poleg izvornega in ponornega vozlišča skupno še vsaj eno vozlišče),
  • število vozlišč in pristopnih točk,
  • največje število omrežnih povezav vozlišča. 
stran 710

Optimalna topologija

Optimalna topologija je tista, ki je najcenejša in hkrati izpolnjuje vse naročnikove zahteve.

Postopek gradnje:

  1. identificiraj izvore in ponore - pristopne točke omrežja,
  2. opredeli končni promet omrežja,
  3. definiraj topološke robne pogoje,
  4. definiraj največjo dopustno zakasnitev,
  5. poišči začetno topologijo omrežja,
  6. določi optimalno usmerjanje,
  7. izračunaj optimalne kapacitete,
  8. določi ceno omrežja,
  9. če je cena dovolj majhna, končamo, sicer izvedemo minimalno spremembo topologije (dodatek povezave, izključitev povezave ali zamenjava povezav). 
stran 719
Vzpostavljeno iz »http://www.e-studij.si/UL/FRI/UNI-RI/RKO/Transportni_sistem«
Osebna orodja
Imenski prostori
Različice
Dejanja
navigacija

Tiskanje/izvoz
orodja