Přenos dat, počítačové sítě a protokoly

switch

Správa chyba na úrovní paketů

Jmenuj a vysvětli aspoň tři chyby paketů!

Ztráta

Ztráta fragmentovaných dat

Duplikace

Vložení

Změna pořadí

Jaké znáš techniky znovu zasílání paketu?

Go-Back-N

Selektivní znovu zaslání

SMART

Uvažujme prostor sekvenčních čísel, který používá IP, maximální rychlostí linky 2 Mbps, T = A = 500 ms. Jaké je v tomto scénáři největší povolené MPL pro pakety velikosti 40 B?

2n > (2MPL1) Maximum Packet Lifetime + T + A) · R

R = 2 Mbps / 40 B = 6250 s

2322) Pro TCP/IP je n = 32 = (2MPL + 0.5 + 0.5) · 6250
232 = (2MPL + 1) · 6250
232 = 12500MPL + 6250
MPL = (232 - 6250) / 12500
MPL = 343597 s

Odesilatel zaslal pakety se sekvenčními čísly 10 až 15, příjemce odpověděl NACK pro paket s číslem 12. Jak se zachová odesilatel, pokud bude používat algoritmus Go-Back-N a jak v případě selektivního znovu zaslání?

Go-Back-N: Při detekci ztráty paketu se znovu zasílá celé chybykontrolující okno (všechny pakety, které se v něm nacházely).

Selektivní znovu zasílání: Pomocí bitové masky dává příjemce odesilateli vědět, které pakety z aktivního chyby-kontrolujícího okna dorazily v pořádku a které nikoli. Zasílány jsou jen ty pakety, které se ztratily.

<funous> jinak to s tim NACKem je trap, ze? <funous> v go-back-n se posila ack, v selektivnim se posila kumulativni ack

Multicast

Jaké známe typy aplikačního multicastu podle směru komunikace?

One-to-Many: 1 zdroj, >1 cíl (VoIP, VoD)

Many-to-Many: >1 zdroj, >1 cíl (distribuované výpočty)

Many-to-One: >1 zdroj, 1 cíl (aplikace ve finančnictví/pojišťovnictví hromadný sběr dat)

Jaký je ROZSAH multicastových adres v IPv4?

Adresy třídy D (224.0.0.0/4)

Jaké známe tři typy DOSAHu multicastových adres v IPv4?

Dosah	Adresy	Příklady
Lokální	224.0.0.0/24	OSPF, RIP, EIGRP, PIM, IGMP, mDNS
Globální	224.0.1.0/24 224.0.2.0–238.255.255.255	NTP, RSVP, Nokia, Cisco-RP, NQDS*
Administrativní	239.0.0.0/8	Interní použití

Jak poznáme multicastovou MAC adresu?

První tři oktety 01:00:5E

Co je problém 32-to-1 overlapping?

IP adresy se stejnými 233) Prvních 9 se zahazuje. bity se mapují na stejnou MAC adresu.

Jaký port má na L4 vrstvě vyčleněn protokol IGMP?

IGMP messages are carried in bare IP packets with IP protocol number 2. There is no transport layer used with IGMP messaging.4)http://en.wikipedia.org/wiki/IGMP#IGMPv3_packet_structure

Jak se liší v IGMP Membership Query varianta General Query od varianty Group-Specific Query?

Membership Query podle adresy rozdělen na General Query (Group Address nastaveno na 0.0.0.0) a Group-Specific Query.

Jak se zachová směrovač, pokud dostane zprávu IGMP Leave Group?

Upon receipt of the Leave Group message, the router sends a series of group-specific queries for the host group. If no host responds to the group-specific queries, the router determines that there are no more members of that host group on that particular subnet and removes the entry from the IGMP interface group table.5)http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc957916.aspx

Jak nakládá s multicastovým rámcem „hloupý“ přepínač?

Broadcast

Kdo je v případě CGMP ve vztahu klient-server klientem a kdo serverem?

router = server, switch = klient

Jmenujte tři unicastové a tři multicastové směrovací protokoly!

OSPF

EIGRP

IS-IS

MOSPF

DVMRP

PIM

M-BGP

Co je to SPT a jak ho lze v daném grafu vybudovat?

Shortest path tree

Acyklický spojitý faktor grafu s nezáporně ohodnocenými hranami, kde cesta mezi kořenovým uzlem a všemi ostatními uzly je nejmenší možná. Abstraktní stromová struktura, kde mezi dvěma body existuje jediná, a to nejkratší cesta.

Dijkstrův algoritmus / Floyd-Warshallův algoritmu

Vyjmenujte oba druhy distribučních stromů a k nim výhody a nevýhody, jež s nimi souvisí!

(S, G) – source trees/zdrojové stromy

Pro každý zdroj multicastového provozu je vybudováván SPT ke všem jeho příjemcům se zdrojem jakožto kořenem stromu.

Nejkratší cesta = nejmenší zpoždění.

Paměťově náročné – pro každý zdroj vlastní strom

(*, G) shared trees (sdílené stromy)

Existence nějakého společného bodu (tzv. rendezvous pointu RP) v topologii sdružujícího provoz od zdrojů multicastu, od kterého (jakožto kořene) je pak vybudován SPT k příjemcům.

Suboptimální cesta může být příčinou zpoždění

Lépe škáluje provoz od více stejných zdrojů

Paměťově méně náročné

Jakou metriku používá DVMRP?

Počet hopů

Co je RPF a proč je tak důležitý?

Reverse path forwarding

Princip zajišťující, že se při směrování multicastu eliminují smyčky.

Popište směrování příchozího multicastového paketu na směrovači s přihlédnutím k RPF!

Zdroj dat multicastové skupiny je ověřen vůči unicastové směrovací tabulce

Zjistí se, jestli rozhraní leží ve směru zdroje dané multicastové skupiny, jestli:

ANO – rozhraní je označeno jako „Incoming“ nebo „RPF“

NE – rozhraní není nijak označeno nebo jako „non-RPF“

Směrování multicastového paketu je pak rozhodnuto podle označení rozhraní, ze kterého přišel, jestli:

„RPF“ rozhraní – paket je směrován dál

„non-RPF“ rozhraní – paket je zahozen

Vyberte si tři libovolné zprávy PIM a popište je!

Hello – PIM-DM uses Hello messages to detect other PIM routers. Hello messages are sent periodically on each PIM enabled interface.

Prune, Join, Graft – Prune messages are sent toward the upstream neighbor for S to indicate that traffic from S addressed to group G is not desired. In the case of downstream routers A and B, where A wishes to continue receiving data and B does not, A will send a Join in response to B's Prune to override the Prune. This is the only situation in PIM-DM in which a Join message is used. Finally, a Graft message is used to re-join a previously pruned branch to the delivery tree.

RFC 3973

Jmenujte dva módy činnosti PIM, čím se od sebe liší a v jakých topologiích byste ten který nasadili?

Dense (hustý) mód

Pracuje inkluzívním přístupem.

Pravidelně zaplavuje celou síť multicastovým provozem, přičemž ty části stromu, na kterých nejsou žádní odběratelé, explicitně kořen upozorňují, aby jim nic nezasílal.

Každé 3 minuty.

Používá jen (S, G) stromy, které jsou budovány od zdroje až k příjemcům.

Vhodný do topologií s jedním zdrojem multicastu.

Sparse (řídký) mód

Pracuje exkluzivním přístupem.

Strom je budován podle poptávky příjemců, kteří kořen explicitně upozorňují, že mají zájem odebírat data z nějaké multicastové skupiny.

Pracuje s oběma typy distribučních stromů:

Zdrojové stromy jsou budovány od zdrojů k RP6) Rendezvous point .

Sdílené stromy pak od RP k příjemcům.

Používáme v topologiích s více zdroji multicastu.

PIM-SM nefunguje, pokud všichni neznají RP!!!

Jakou informaci musí směrovač mít, pokud chce používat PIMSM?

Rendezvous point

Architektura směrovačů

Jaké jsou základní funkce směrovače?

Směrování a přeposílání paketů.

Jaké jsou základní stavební prvky (funkční moduly) směrovače?

Síťové rozhraní (network interface)

Přepínací modul FE (forwarding engine)

Správa front (queue manager)

Správa provozu (traffic manager)

Propojovací deska, sběrnice (backplane)

Procesor pro směrování (route control processor)

Co je to kontext paketu a k čemu se používá?

Datová struktura obsahující informace o zpracovávaném paketu.

Vytvořena při vstupu paketu do zařízení.

Informace se postupně doplňují.

Paket uložen během zpracování v paměti.

Mezi moduly předáván kontext paketu.

Po vyplnění směrovacích informací v kontextu paketu je paket přenesen ze vstupního bufferu do výstupního bufferu.

Ingress interface number

Ingress interface type

Ingress L2 information

Source MAC address

Dest. MAC address

L3 information

Source IP address

Dest. IP address

Protocol type

DSCP (QoS)

Dest. port (TCP/UDP)

Source port (TCP/UDP)

Jaký je rozdíl mezi sdílenou a přepínanou sběrnicí u směrovače?

sdílená (shared) – pouze jedna cesta v čase

přepínaná (switched) – umožňuje paralelní přenos

Jaké znáte typy architektur směrovačů? Stručně je popište.

Architektura se sdíleným procesorem (Shared CPU)

Architektura podobná klasickým počítačům

Procesor s pamětí

Implementace fukčních modulů: přepojovací modul FE, správce front, správce provozu, zpracování L2/L3, směrování, správa a monitorování

Přídavné karty propojené sdílenou sběrnicí (backplane)

Sdílejí procesor i sběrnici

Nízký výkon – použití pro menší sítě

Propustnost < 0.5 Gb/s

Architektura se sdílenými moduly pro přeposílání (Shared Forwarding Engine)

Paralelní zpracování paketů

Může docházet k přeskládání paketů

Přeskládání způsobuje zpomalení TCP spojení

Řešení přeskládání

Každý tok zpracován ve stejném modulu FE

Rozšiřitelná architektura

Lze přidávat moduly FE

Slabým místem sdílená sběrnice (shared backplane)

Možné nahradit přepínanou sběrnicí (switched backplane)

Propustnost < 5 Gb/s

Distribuovaná architektura (Shared Nothing)

Oddělení procesu směrování a přeposílání

Směrování probíhá na obecném procesoru

Při aktualizaci směrovací tabulky se změny přenesou i do přepínací tabulky

Propustnost směrovače až 640 Gbps

Rozšiřování omezeno počtem slotů pro síťové moduly

Páteřní přepínače

Velký počet portů pro připojené sítě

Rychlost optických sítí i 2.4 Gbps (OC-48)

Modulární propojení směrovačů (Clustered Architecture)

Několik směrovačů připojených k centrálnímu přepínači

Síťové moduly umístěny ve více chassis

Centrální přepínač

Propojení pomocí vysokorychlostních optických linek

Klastr se chová se jako jeden směrovač

Přepínání paketů probíhá mezi síťovými moduly v různých chassis

Důraz na redundanci a zálohování

Záložní přepínač (single point of failure)

Které operace jsou časově kritické na směrovači (Fast Path)?

Zpracování hlavičky IP

Přeposlání paketu

Klasifikace paketu

Uložení do front, plánování

Které operace nevyžadují přednostní zpracování (Slow Path)?

Zpracování ARP

Fragmentace a defragmentace

Pokročilé zpracování IP paketu

Správa a monitorování sítě – SNMP

Zpracování směrovacích paketů keep-alive

Aktualizace směrovacích informací

Čím se liší distribuovaná architektura od architektury se sdílenými jednotkami FE (přepínací modul)?

Jednotka FE přemístěna na síťovou kartu

Každý funkční modul implementován v hardware

Specializované technologie ASIC a FPGA

Propojení hw komponent rychlými sběrnicemi

Zpracování paketů přesunuto do síťového modulu

Popište průchod paketu směrovačem u architektury se sdíleným procesorem, se sdílenými jednotkami FE a u distribuované architektury.

Příchod paketu – přerušení CPU

Přenesení paketu do paměti po sdílené sběrnici (backplane)

Zpracování L2/L3 hlaviček v procesoru

Určení výstupního rozhraní ve FE

Paket zařazen do fronty správcem front

Paket zpracován správou provozu

Paket přenesen z paměti na výstupní rozhraní a odeslán

Po příchodu paketu zpracovány hlavičky a vytvořen kontext

Paket uložen do paměti na síťovém modulu

Kontext a IP hlavička přenesy a zpracovány v modulu FE

Použití přepínací sběrnici (forwarding backplane)

IP hlavička použita ke směrování

Nalezené informace uloženy do kontextu

Informace poslány zpět na vstupní síťový modul

Paket předán sdílenou sběrnící výstupnímu síťovému modulu

Paket uložen správcem fronty do paměti

Po zpracování správcem provozu odeslán na výstup

Paket vstoupí do síťového modulu, zpracování hlaviček L2/L3

Paket uložen do paměti, kontext poslán jednotce FE

Přepínací modul FE určí výstupní rozhraní

Provede se klasifikace paketu – stanovení třídy provozu

Třída provozu uložena v kontextu paketu

Paket přenesen do paměti výstupního síťového modulu

Paket naplánován k odeslání správcem provozu

Přidání výstupních hlaviček, paket odeslán