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Conmutación y Re-envíoSwitching y Forwarding

ContenidoSwitches de Almacenamiento y re-envío Repetidores (siempre re-envían)Bridges y LAN ExtendidasConmutación de CeldasSegmentación y Re-ensamble

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Redes Escalables• Conmutadores (Switches)

– Re-envía paquetes desde la puerta de entrada a la de salida– La puerta de salida es seleccionada en base a la dirección contenida en el

encabezado

• Ventajas– Se cubre una gran área geográfica (tolera latencia)– Admite gran número de máquinas (ancho de banda escalable)

Inputports

T3T3

STS-1

T3T3STS-1

Switch

Outputports

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Ruteo de fuente (Source Routing)

0

13

2

0

1 3

2

0

13

2

0

13

2

3 0 1 3 01

30 1

Switch 3

Host B

Switch 2

Host A

Switch 1

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Conmutación de Circuitos Virtuales (Virtual Circuit Switching)

• Tiene fase explícita de iniciación de conexión (y desconexión)

• Paquetes subsecuentes siguen el mismo circuito• Algunas veces se le llama modelo orientado a la conexión

0

13

2

01 3

2

0

13

25 11

4

7

Switch 3

Host B

Switch 2

Host A

Switch 1

• Analogía: Llamada telefónica

• Cada switch mantiene una tabla de circuitos virtuales

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Conmutación de Datagramas (Datagram Switching)

• No se requiere una fase de establecimiento de la conexión• Cada paquete es re-enviado independientemente• Algunas veces es llamado modo sin conexión

0

13

2

0

1 3

2

0

13

2

Switch 3Host B

Switch 2

Host A

Switch 1

Host C

Host D

Host EHost F

Host G

Host H

• Analogía: correo postal

• Cada switch mantiene tablas de re-envío o tablas de ruteo

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Modelo de Circuito Virtual v/s Datagrama

• Establecimiento de conexión

• Overhead

• Tramo se cae

• Cierre de conexión

• Reserva de recursos

• Rapidez

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Jerarquía:Repetidores

bridgesswitches

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Bridges• No re-envían cuando no es necesario• Mantienen una tabla de re-envío

Host Port A 1 B 1 C 1 X 2 Y 2 Z 2

• El bridge aprende y llena su tabla basado en lo transportado y mirando las direcciones fuente.

• La tabla es una optimización, no necesita estar completa

• Las tramas broadcast son siempre re-enviadas

A

Bridge

B C

X Y Z

Port 1

Port 2

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Algoritmo Spanning Tree (árbol de expansión)

• Cada bridge tiene una identificación única (e.g., B1, B2, B3)

• Seleccionar como raíz el bridge con el id más pequeño• Seleccionar como bridge designado para la LAN al

bridge en la LAN más cercano a la raíz (usa id para resolver empates)

B3

A

C

E

DB2

B5

B

B7 K

F

H

B4

J

B1

B6

G

I

• Cada bridge re-envía tramas sobre la LAN en la cual es el bridge designado.

raíz

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Detalles del Algoritmo

• Bridges intercambian mensajes de configuración– id del bridge que envía el mensaje

– id del la raíz según el bridge que envía el mensaje

– distancia en enlaces (saltos, hops) desde el bridge que envía al bridge raíz.

• Cada bridge registra el mejor mensaje de configuración para cada puerta.

• Inicialmente, cada bridge cree que él es la raíz.

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Algoritmo Detallado (cont)• Cuando el bridge aprende que no es la raíz, para de enviar

mensajes de configuración• Cuando el bridge aprende que no es el bridge designado, para

de re-enviar mensajes de configuración.

• La raíz continúa enviando mensajes de configuración periódicamente.

• Si cualquier bridge no recibe el mensaje de configuración después de un período razonable, éste comienza a enviar mensajes de configuración diciendo que él es la raíz.

• Los puertos por donde primero se escucha el mensaje enviado por la raíz, permanece activo y es usado para reenviar los mensajes a los demás.

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Limitaciones de usar Bridges

• No escalan (no se puede seguir el modelo para redes arbitrariamente grandes)

• No se puede aceptar heterogeneidad de sistemas

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Conmutación de Celdas (Asynchronous Transmission mode,

ATM)• ¿Paquetes de tamaño fijo o variable?• Si son fijos: Chico o grande?

– Considerar Overhead, buffer, rapidez de procesamiento...

• En ATM los paquetes son llamados celdas– Encabezado de 5-byte + 48-byte de carga (datos)

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Formato de la Celda• User-Network Interface (UNI)

• Network-Network Interface (NNI)

GFC HEC (CRC-8)

4 16 3 18

VPI VCI CLPType Payload

384 (48 bytes)8

SwitchATM

SwitchATM

host

UNINMI

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Segmentación y Re-ensamble• ATM Adaptation Layer (AAL) Capa de adaptación.

– AAL 1 y 2: designadas para aplicaciones que necesitan tasas garantizadas (e.g., voz, vídeo)

– AAL 3/4: designada para paquetes de datos– AAL 5 es un estándar alternativo para paquetes de datos

AAL

ATM

AAL

ATM

… …

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AAL 3/4• Unidad de datos del protocolo de la subcapa de

convergencia: Convergence Sublayer Protocol Data Unit (CS-PDU)

• Formato de Celda

CPI Btag BASize Pad 0 Etag Len

8 16 0– 24 8 8 16< 64 KB8

User data

ATM header Length CRC-10

40 2 4

SEQ MIDType Payload

352 (44 bytes)10 6 10

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Encapsulación y segmentación en AAL3/4

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AAL5

• Formato CS-PDU

• Formato de Celda– end-of-PDU: bit en el campo tipo del encabezado ATM

CRC-32

< 64 KB 0– 47 bytes 16 16

ReservedPad Len

32

Data

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Encapsulación y segmentación en AAL5

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Virtual Path v/s Virtual Circuit Identifiers