Grundlagen der Rechnernetze. Lokale Netze

Transkript

1 Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze

2 Protokollarchitektur Repeater und Bridges Hubs und Switches Virtual LANs Fallstudie Ethernet Fallstudie Wireless LAN Übersicht Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 2

3 Protokollarchitektur Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 3

4 IEEE 802 Referenzmodell Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 4

5 LLC PDU und MAC Frame Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 5

6 Funktionen Verfügbare LLC Services Unacknowledged Connectionless Service Keine Fluss und Fehlerkontrolle Somit keine Auslieferungsgarantien Connection Mode Service Logischer Verbindungsaufbau vor der Kommunikation Fluss und Fehlerkontrolle Acknowledged Connectionless Service Kein logischer Verbindungsaufbau Aber Datagram Acknowledges (Kreuzung aus den beiden vorigen) MAC Wer kontrolliert den Medienzugriff? Zentralisiert Verteilt Wie kontrolliert man den Medienzugriff (in LANs nur asynchron) Round Robin Reservation Contention Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 6

7 Repeater und MAC Bridges Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 7

8 Repeater: Erweitern des Mediums Übertragungswiederholung auf der physikalischen Schicht Repeater Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 8

9 Nachteile Zuverlässigkeit Performance LAN 1 LAN 2 LAN 3 Repeater 1 Repeater 2 Sicherheit Geographie LAN n Repeater n 1 Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 9

10 MAC Bridge: Verbinden von LANs Mit identischer physikalischer und Verbindungs Schicht! Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 10

11 Komplexere Netze mittels Bridges LAN A Bridge anderes Medium für den Transport der MAC Frames zwischen LAN A und LAN B. Bridge LAN B LAN B LAN A Bridge LAN D LAN C Auf jeden Fall: die Existenz einer Bridge ist auf Ebene der MAC Adressierung völlig transparent. Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 11

12 Komplexere Netze mittels Bridges Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 12

13 Fixed Routing Port für LAN A: Station 1 Station 2 Station 3 Station 6 Station 7 Port für LAN B: Station 4 Station 5 Manuell konfiguriert Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 13

14 Repeater und MAC Bridges Spanning Tree Algorithmus Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 14

15 Frame Forwarding Port für LAN A: 1, 2, 6 Port für LAN B (geblockt): 4 (d.h. 3, 7 und 5 sind aktuell nicht bekannt) Empfang eines MAC Frames f adressiert an Station n. Empfang war über Port x: 1. Durchsuche Forwarding Tabelle nach dem Port für n. (ignoriere dabei den Port x) 2. Wenn kein Port gefunden, dann sende f an alle Ports außer x. 3. Wenn Port y gefunden und dieser nicht geblockt ist dann sende f an y. Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 15

16 Address Learning Port für LAN A: 1, 2, 6 Port für LAN B: 4 (d.h. 3, 7 und 5 sind aktuell nicht bekannt) Empfang eines MAC Frames f mit Absenderadresse von Station n. Empfang war über Port x: Speichere Absenderadresse in Liste für Port x und setze einen Timeout Wert auf den Startwert (zurück). Wenn Timer abgelaufen, dann Lösche den Eintrag für n wieder. Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 16

17 Loop Problem Bildquelle: William Stallings, Data and Computer Communications, Seventh Edition, 2004 Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 17

18 Lösung: Konstruiere azyklischen verbundenen Sub Graphen A C B3 B5 (das ist ein Spannbaum) B E B2 D B7 F K G B1 H I B6 B4 J Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 18

19 Vorgehen: Election des Spanning Tree Root C A B B3 B5 E B2 D B7 F K G I B6 B1 Root behält alle Ports bei. B4 H J Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 19

20 Vorgehen: Bridges berechnen kürzeste Pfade zum Root C A B B3 B5 E B2 D B7 F K G B1 Tree Root H I B6 B4 J Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 20

21 Vorgehen: Jedes Netz behält genau eine Nicht Root Bridge C E B3 2 B2 1 A B D B5 1 B7 1 K F B1 G I B6 1 Auswahlkriterium: Bridge am nächsten zum Root Bei Gleichstand die mit der kleinsten ID 1 B4 H J Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 21

22 Vorgehen: Jedes Netz behält genau eine Nicht Root Bridge C A B B3 B5 E B2 D B7 F K B1 G I B6 1 Ergebnis: Bridges mit keinem oder einem Port erfüllen keine Funktion mehr Trotzdem sinnvoll: Backup Bridges B4 H J Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 22

23 Repeater und MAC Bridges Verteilte Realisierung des Spanning Tree Algorithmus Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 23

24 Start des Algorithmus C E G B2 A B3 D B1 B5 Jede Bridge deklariert sich anfangs als Root Bridge. B Die Root Bridge sendet periodisch über B7alle Ports eine Konfigurationsnachricht mit folgendem Inhalt: K 1. ID der Root BridgeF 2. Hop Distanz zur Root Bridge 3. ID der sendenden H Bridge I B6 B4 Beispiel: Was versendet B3? J Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 24

25 Wechsel von Root zu Nicht Root Bridge C E G B2 I A B6 B3 D B1 B5 Eine Root Bridge deklariert sich nicht mehr als Root B Bridge, sobald eine kleinere Root Bridge ID als die eigene empfangen wurde. B7 Ab dann können nur noch K Konfigurationsnachrichten F (mit um eins erhöhtem Hop Count) über alle (außer dem Empfangsport) H weiter geleitet. Beispiel: Was passiert z.b. B4 nach dem Nachrichtenaustausch zwischen B2 und B3? J Grundlagen der Rechnernetze Lokale Netze 25