بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
شبکه هاي کامپيوتري
مبحث هفتم: طراحی شبکه
بخش اول: عناصر راه گزین و سوئیچ ها
اسلاید 2 :
عناصر راه گزینی در شبکه
اسلاید 3 :
دستگاه های مختلف برای اتصال سگمنت های شبکه
هاب (Hubs)
پل (Bridges)
سوئیچ ( Switches)
توجه داشته باشید که سوئیچها معمولاً تعداد پورتهای زیادی دارند
عملکرد پل و سوئیچ مشابه هم هستند و فقط تعداد پورتهای پل کمتر است
روتر یا مسیریاب (Router)
تکرارگر (Repeater)
تکرارگرها معمولاً دو پورت داشته و برای تقویت سیگنال بوده و در لایه فیزیکی کار میکند و نهایتاً برای افزایش وسعت شبکه استفاده میشود و بعنوان یک عنصر راه گزین طبقه بندی نمی شود
اسلاید 4 :
هابها عمدتاً تکرار کننده هایی در لایه فیزیکی هستند
بیتها از یک اینترفیس وارد شده و در تمامی اینترفیسها ارسال میشوند
هیچ گونه بافرسازی قابها در این دستگاه انجام نمیشود
در هاب CSMA/CD اجرا نمیشود: واسطهای مربوط به میزبانها، تداخل را تشخیص میدهند
مدیریت شبکه با حضور این دستگاه ها مشکل است.
هاب Hub
hub
node1
node2
node3
node4
node5
node6
To higher level hubs/switches
اسلاید 5 :
برقراری ارتباط با استفاده از هاب
با استفاده از هاب میتوان سگمنت های مختلف شبکه را به هم متصل نمود
از این طریق میتوان حداکثر فاصله بین گره های شبکه را افزایش داد
از این طریق یک سگمنت بزرگ ایجاد میشود لذا دامنه تداخل (collision domain) در آن بسیار وسیع میشود
اگر یک گره در EE همزمان با یک گره در CS تصمیم به ارسال بگیرند، تداخل ایجاد میشود.
تمامی اتصالات یک هاب در یک دامنه تداخل قرار میگیرند
اسلاید 6 :
دستگاه هایی در لایه 2 (لایه پیوند داده) هستند
فریم های اترنت را ذخیره و سپس هدایت میکنند
(Stores and forwards)
سرایند قاب را بررسی و براساس آدرس فیزیکی (MAC) مقصد قاب را در پورت خروجی ارسال میکنند
زمانی که قصد ارسال یک قاب در یک سگمنت را داشته باشد، با استفاده از CSMA/CD قاب را ارسال میکنند
بصورت نامحسوس میکنند (Transparent)
میزبانها از وجود پل بی اطلاعند (حضور آنرا احساس نمیکنند)
یادگیری آنها بصورت یادگیری معکوس و خودآموز بوده و بصورت Plug-and-play استفاده میشوند
پل ها احتیاجی به تنظیم برای بهره برداری ندارند
اسلاید 7 :
پلها و مجزا نمودن ترافیک
حضور پلها باعث میشود تا سگمنت شبکه به سگمنتهای کوچکتر تقسیم شود
پل باعث شکسته شدن و کوچکتر شدن یک دامنه تداخل بزرگ به دامنه تداخلهای کوچکتر میشود.
پل بسته ها را فیلتر میکند
مقصد بسته های دریافتی چنانچه مرتبط با همان سگمنت ورودی باشند، در سگمنتهای دیگر هدایت نمیشوند
بسته های همه پخشی از پل عبور کرده و در دیگر سگمنتها نیز قرار میگیرند. لذا در شبکه ای که براساس هاب و پل طراحی میشود، تنها یک broadcast domain وجود دارد
LAN (IP network)
اسلاید 8 :
هدایت بسته ها در پل
پل چگونه متوجه میشود که مقصد بسته به کدام سگمنت تعلق دارد؟
تا اندازه ای شبیه به مسیریابی پویا عمل میکند.
اسلاید 9 :
خود یادگیری در پل(Self learning)
پل یک جدول هدایت با نام جدول پل (bridge table) دارد
وارده های جدول پل بصورت زیر هستند
(Node MAC Address, Bridge Interface, Time Stamp)
وارده های قدیمی از جدول حذف میشوند (TTL میتواند 60 دقیقه باشد)
پل یاد میگیرد که کدام میزبان از کدام اینترفیس در دسترس است
زمانی که یک قاب وارد میشود، پل یاد میگیرد که فرستنده از کدام پورت در دسترس است
به این نوع یادگیری، یادگیری معکوس (Reverse training) نیز میگویند
اسلاید 10 :
فرایند فیلتر کردن و هدایت کردن در پل
زمانی که یک پل یک بسته را دریافت میکند:
if )entry found for destination (then
{
if (destination on segment from which frame arrived) then
drop the frame
else
forward the frame on interface indicated
}
else flood
بسته در تمامی اینترفیس ها بجز اینترفیسی که بسته از آن وارد شده، هدایت میشود
اسلاید 11 :
مثالی از پل
فرض کنید C قاب هایی را برای D ارسال کند و D پاسخ آنها را میدهد.
پل قابهای ارسال شده توسط C را دریافت میکند
پل توجه میکند که C در اینترفیس 1 قراردارد
از آنجا که اطلاعات مربوط به D در جدول پل وجود ندارد، پل قاب را در اینترفیسهای 2 و 3 هدایت میکند
بسته ارسال شده توسط D دریافت میشود
اسلاید 12 :
ادامه مثال
D پاسخ فریم دریافتی را برای C تولید و ارسال میکند
پل بسته را دریافت میکند
پل یاد میگیرد که D در اینترفیس 2 قرار دارد و این اطلاعات را در جدول اضافه میکند
پل میداند که C در اینترفیس 1 است، لذا فریم را در اینترفیس 1 قرار میدهد
اسلاید 13 :
برقراری ارتباط بدون ستون فقرات (backbone)
به دو دلیل این ساختار توصیه نمیشود:
ایجاد نقطه خطر (Single point of failure) در هاب Computer Science
تمامی ترافیک بین EE و SE باید از سگمنت CS عبور کند
اسلاید 14 :
طراحی براساس ستون فقرات
این راهکار توصیه میشود !
اسلاید 15 :
برای افزایش قابلیت اطمینان، مطلوب است تا مسیرهای جایگزین وجود داشته باشد. لذا بین دو گره، چندین مسیر وجود دارد.
وجود بیش از یک مسیر بین دو گره باعث ایجاد چرخه میشود و پل ها یک بسته را چندین بار ذخیره و باز ارسال میکنند
راه حل: باید یک درخت پوشا برای اتصال درختها با غیرفعال کردن برخی اینترفیسها ایجاد کنیم
درخت پوشای پل ها
اسلاید 16 :
پل در مقایسه با روتر
هر دو از روش ذخیره-سپس-هدایت استفاده میکنند
روترها: در لایه شبکه کار میکنند (سرایند لایه 3 را بررسی میکنند)
پل ها: در لایه پیوند داده کار میکنند (براساس سرآیند قاب تصمیم گیری میکنند)
روتر دارای جدول مسیریابی (routing table) است و الگوریتم مسیریابی را پیاده سازی میکند
پلها دارای جداول پل هستند، فیلترینگ و یادگیری و الگوریتمهای درخت پوشا را پیاده سازی میکند
اسلاید 17 :
پل در مقایسه با روتر
در اتصال روترها اجازه ایجاد حلقه وجود دارد.
با استفاده از TTL و الگوریتم مسیریابی کارآمد، میتوان از وجود حلقه استفاده مناسب انجام داد
روترها توپولوژی شبکه را یادمیگیرد ولی پلها که در لایه 2 کار میکنند از توپولوژی کلی شبکه بی اطلاع هستند و تا یک قدم بعدی را بیشتر نمیتوانند ببینند.
روترها با ایجاد پیامهایی با یکدیگر صحبت کرده و اطلاعات روتینگ و توپولوژی را منتقل میکنند ولی تبادل اطلاعات در بین سوئیچها بسیار محدود است.
روتر جلوی بسته های همه پخشی را میگیرد.
هر پورت روتر که عضو یک شبکه است، یک دامنه همه پخشی مجزا (broadcast domain) ایجاد مینماید
اسلاید 18 :
(a) Hub
(b) Switch
High-Speed Backplane or Interconnection fabric
Single collision domain
سوئیچهای شبکه
Multi collision domain
اسلاید 19 :
سوئیچها
بطور کلی سوئیچ یک پل با تعداد اینترفیسهای زیاد است.
همانند پل، قابهای لایه 2 را هدایت میکند
فیلترینگ را براساس آدرسهای MAC انجام میدهد
اغلب در لایه دسترسی به شبکه از سوئیچها استفاده میشود تا collision domain وجود نداشته باشد
Ethernet Switch
اسلاید 20 :
سوئیچینگ سریع
سوئیچینگ سریع (Cut-through switching): قابها از اینترفیس ورودی روی اینترفیس خروجی بدون درنگ ارسال میشوند بدون اینکه لازم باشد کل فریم ذخیره شود.
کاهش تاخیر هدایت قاب
ترکیبی از اینترفیسهای ی با سرعتهای مختلف 10/100/1000 Mbps ارائه مینماید
Sender
Receiver
R1 = 10 Mbps
R2 = 10 Mbps
time
Header
