4-5 Коммутация пакетов - как работает пакетный коммутатор (Лекции 2014 года)

Коммутация пакетов: как работаетпакетный коммутаторКомпьютерные сетипроф. Смелянский Р.Л.Лаборатория Вычислительных комплексовф-т ВМК МГУСодержание• Как выглядит пакетный коммутатор• Что делает пакетный коммутатор:o Ethernet switcho Internet router• Как устроен поиск адресов в:o Ethernet switcho Internet router• Виды буферизации в коммутаторахКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.20142Пакетный коммутаторDataHLookupAddressUpdateHeaderQueuePacketDestinationEgress linkAddressForwardingTableКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.BufferMemory10.03.20143Пакетный коммутаторDataHLookupAddressUpdateHeaderBufferMemoryForwardingTableDataHLookupAddressUpdateHeaderHLookupAddressForwardingTableКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.QueuePacketBufferMemoryForwardingTableDataQueuePacketUpdateHeaderQueuePacketBufferMemory10.03.20144Ethernet коммутатор1.

Проверяет заголовок каждого прибывающегокадра2. Если адрес DA есть в таблице коммутации, то кадрпередают на надлежащий выходной порт3. Если адрес DA нет в таблице, кадр рассылается повсем портам, кроме того на который пришел.4. Когда придет ответ на разосланный пакет, то поего адресу отправителя мы узнаем , куда надонаправлять пакеты с такими адресамиполучателей.Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.20147Интернет маршрутизатор1.2.3.4.5.6.7.Если Ethernet DA поступившего кадра есть Ethernet адресмаршрутизатора, то принять кадр, иначе сбросить его.Просмотреть поля IP version и длина дейтаграммыСократить поле TTL, пересчитать контрольную сумму IPзаголовкаПроверить TTL на 0Если IP DA есть в таблице маршрутизации, переслать нанадлежащий выходной порт для следующего скачка (hop)Найти Ethernet DA для следующего маршрутизатораПостроить новый Ethernet кадр и отправить егоКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.20148Базовые операции коммутатора1.

Поиск адреса: как адрес ищется в таблицемаршрутизации?2. Коммутация: как пакет пересылают нанадлежащий выходной порт?Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.20149Поиск адреса: EthernetТаблица Ethernet адресовEthernet DAДействие0xA8B72340E678Передать на порт 70xB3D22571053BПередать на порт 3…….…..Адреса хранятся в хэш-таблицеИщем в хэш-таблице точное совпадениеКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201410Поиск адреса: IPТаблица IP адресов в маршрутизатореIP DAДействие127.43.57.99Передать на 56.99.32.16123.66.44.xПередать на 22.45.21.12676.9.x.xПередать на 56ю99ю32ю16…….…..Ищут совпадение по самому длинному префиксу,а не точное совпадение.Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201411Поиск совпадения по самому длинномупрефиксуКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201412Поиск совпадения самого длинногопрефиксаКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201413Поиск совпадения самого длинногопрефикса (ТСАМ - Ternary Content Addressable Mamory)Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201414Поиск адреса< Совпадение, Действие>СовпадениеДействиеIP DA = XПередать на порт 7EthDA=Y & IP DA = ZСброс пакетаОбобщение поиска и коммутации в коммутаторах,маршрутизаторах и т.п.Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201415Как работает коммутатор: заключение• Пакетный коммутатор выполняет две базовыеоперации:o Поиск адресов в таблице коммутацииo Передача на надлежащий выходной порт• По сути, Ethernet коммутаторы и маршрутизаторывыполняют одинаковые действия• Поиск адреса в коммутаторе и маршрутизаторепроисходить по-разному.Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201416Содержание• Буферизация на выходе и разделяемая память• Буферизация на входе и блокировки на линии• Виртуальная буферизация на входе:Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201417Блокировки на входной линииКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201420Виртуальные выходные очередиКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201421Буферизация на выходеDataHLookupAddressUpdateHeaderBufferMemoryForwardingTableDataHLookupAddressUpdateHeaderHLookupAddressForwardingTableКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.QueuePacketBufferMemoryForwardingTableDataQueuePacketUpdateHeaderQueuePacketBufferMemory10.03.201422Буферизация на входеDataHLookupAddressUpdateHeaderForwardingTableDataBufferMemoryHLookupAddressUpdateHeaderForwardingTableDataHLookupAddressForwardingTableКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.QueuePacketQueuePacketBufferMemoryUpdateHeaderQueuePacketBufferMemory10.03.201423Блокировка на входеКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201424Виртуальные очереди на выходеКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201425Пакетный коммутатор с буферизациейна выходеКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201426Свойства OQ коммутатора1.

Работают с минимальными потерями2. Максимальная пропускная способность3. Ожидаемая задержка минимальнаКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201427Пакетный коммутатор с буферизациейна входеБлокировки на входеOQ ком-торКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201428Пакетный коммутатор с буферизацией на входе(с виртуальными очередями на выходе)OQ ком-торКомпьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201429Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.2014301. Пакетный коммутатор: заключение• Пакетный коммутатор выполняет две базовыеоперации:o Поиск соответствия в таблице коммутацииo Передачу на надлежащий выходной порт• Самый простой и самый медленный коммутаториспользует буферизацию на выходе сминимальной задержкой пакета• Высокоскоростные коммутаторы используютбуферизацию на входе с виртуальными очередямина выходах для увеличения пропускнойспособности.Компьютерные сетипроф.Смелянский Р.Л.10.03.201431.