Bevezets Vzlat Statisztikus multiplexels Folyamatok kztti kommunikci Hlzati

Bevezetés Vázlat: Statisztikus multiplexelés Folyamatok közötti kommunikáció Hálózati architektúra A működés mértékszámai A megvalósítás kérdései Spring 2002 CS 461 1

Alkotó elemek • Csúcsok (nodes): PC, specialis célú hardware… – hosztok – kapcsolók (switches) • Kapcsolódások (links): koax kábel, optikai szál… – pont-pont (a) – többszörös kapcsolódás (multiple access) (b) Spring 2002 ■■■ CS 461 2

Kapcsolt Hálózatok • A hálózat fogalma rekurzív módon definiálható: – Két, vagy több csúcs, amelyeket linkek kapcsolnak össze Spring 2002 – Két, vagy több hálózat, amelyeket csúcsok kapcsolnak össze CS 461 3

Stratégiák • Vonali kapcsolás: bit sorozatot szállít – eredeti telefon hálózat • Csomagkapcsolás: üzeneteket tárol és továbbít – Internet Spring 2002 CS 461 4

Címzés és forgalomirányítás • Cím: bájt sorozat, amely azonosítja a csúcsot – rendszerint egyedi • Forgalomirányítás: üzenet továbbításának folyamata a rendeltetési pont felé a cím alapján • Címzési típusok: – Egyedi (unicast): a csúcsra jellemző – A hálózaton mindenkit felölelő csoportos (broadcast) – A hálózaton a csúcsok egy részhalmazát felölelő csoportos (multicast) Spring 2002 CS 461 5

Multiplexelés • Időosztásos Multiplexelés (TDM) • Frekvenciaosztásos Multiplexelés (FDM) Spring 2002 CS 461 6

Statisztikus Multiplexelés • Igény szerinti időosztás • A link ütemezése egyedi csomag szinten • Különböző forrásból származó csomagok keverednek a linken • A link eléréséért versengő csomagok bufferelése • A buffer (queue) túlcsordulását torlódásnak nevezzük ■■■ Spring 2002 CS 461 7

Folyamatok közötti kommunikáció • A hoszt - hoszt kapcsolódásra folyamat-folyamat kommunikációt épít. • Funkcionálisan tökéletesíti a technológiák által nyújtott merev szolgáltatásokat az alkalmazási igények szerint. Spring 2002 CS 461 8

Folyamatok közötti kommunikáció (IPC) Absztrakciói • Kérés/Válasz modell – osztott file rendszerek – digitális könyvtárak (web) • Folyam alapú modell – video: keretek folyama • 1/4 NTSC = 352 x 240 pixels • (352 x 240 x 24)/8=247. 5 KB • 30 fps = 7500 KBps = 60 Mbps – video alkalmazások • video igény szerint • video konferenciák Spring 2002 CS 461 9

Mi az ami meghibásodhat a hálózatokban? • Bit szintű hibák (electrical interference) • Csomag szintű hibák (torlódás miatt) • Kapcsolat (link) és a csúcsok (node) hibái • Csomagok késleltetést szenvednek (delay) • Csomagok sorrendje felcserélődik a szállítás alatt • Harmadik személy is hozzájut az információhoz Spring 2002 CS 461 10

Rétegelés • Absztrakció a bonyolultság elrejtésére • Az absztrakció természetes módon vezet a rétegeléshez • Alternatív absztrakciók az egyes szinteken Spring 2002 CS 461 11

Protokollok • A hálózati architektúra építő elemei • Minden protokoll objektumnak két interfésze van: – szolgáltatás interfész: műveletek az adott protokollon – protokoll (peer-to-peer) interfész: üzenetek váltása az azonos szinten levő elemekkel • A protokoll szónak több jelentése is van: – peer-to-peer interfész specifikációja – maga a modul, amely értelmezi az üzeneteket Spring 2002 CS 461 12

Interfészek Spring 2002 CS 461 13

Protokoll Hierarchiák (Machinery) • Protokoll gráf – A legtöbb peer-to-peer kommunikáció indirekt – A peer-to-peer csak a hardver szinten direkt Host 1 File application Digital library application Video application Host 2 File application Digital library application Video application 14

Protokoll Hierarchiák (folyt. ) • Multiplexelés (egyesítés) és Demultiplexelés (szétbontás) (demux key) • Beskatulyázás (encapsulation) (fej/törzs) Host Application program Data RRP RRP Data RRP HHP Data HHP RRP Data 15

Internet Architektúra • Internet Engineering Task Force (IETF) definiálja • Homokóra szerű forma • Alkalmazások és Alkalmazás Protokollok (FTP, HTTP) FTP HTTP NV TFTP UDP TCP IP NET 1 Spring 2002 NET 2 CS 461 ■■■ NET n 16

ISO (International Organization for Standardization) Architektúra Spring 2002 CS 461 17

Hálózati működés (Performance) Mértékszámai • Sávszélesség (bandwidth) (throughput) – Időegység alatt átvitt/felvitt (transmitted) adat – Linkre, illetve végponttól végpontig vonatkoztatva – jelölés • KB = 210 bytes • Mbps = 106 bit másodpercenként (bits per second) • Késleltetés (latency) (delay) – idő, amely az üzenetnek az A pontból a B pontba küldéséhez kell – egyirányú, ill. körbejárási idő (round-trip time) (RTT) – komponensei Latency = Propagation + Transmit + Queue Propagation = Distance / c Transmit = Size / Bandwidth Spring 2002 CS 461 18

A sávszélesség és a késleltetés viszonya • Feltételektől függ, hogy melyik a fontosabb – 1 -bájt átvitel: 1 ms vagy 100 ms késleltetés fontosabb, mint 1 Mbps vagy 100 Mbps sávszélesség – 25 MB átvitel: 1 Mbps vagy 100 Mbps sávszélesség fontosabb, mint 1 ms vagy 100 ms késleltetés • Végtelen sávszélesség – RTT a domináns • Throughput = Transfer. Size / Transfer. Time • Transfer. Time = RTT + 1/Bandwidth x Transfer. Size – 1 -MB file 1 -Gbps linkre olyan, mint 1 -KB packet 1 -Mbps linkre Spring 2002 CS 461 19

A késleltetés és a sávszélesség szorzata • adat a vonalon (“in flight” or “in the pipe”) • gyakran az RTT-re számolják • példa: 100 ms x 45 Mbps = 560 KB Spring 2002 CS 461 20

Socket alkalmazói programozó felület (application programming interface API) • Socket létrehozása int socket(int domain, int type, int protocol) • domain = PF_INET, PF_UNIX • type = SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM, SOCK_RAW • Passzív megnyitás (szerver oldalon) int bind(int socket, struct sockaddr *addr, int addr_len) int listen(int socket, int backlog) int accept(int socket, struct sockaddr *addr, int addr_len) Spring 2002 CS 461 21

Sockets (folyt. ) • Aktív megnyitás (kliens oldalon) int connect(int socket, struct sockaddr *addr, int addr_len) • Üzenet küldése/fogadása int send(int socket, char *msg, int mlen, int flags) int recv(int socket, char *buf, int blen, int flags) Spring 2002 CS 461 22

Protokoll - protokoll interfész • Több szint konfigurálhatósága – Statikus, ill. kiterjeszthető • Folyamat modell – Elkerüli a tartalmak (környezetek) közötti átkapcsolást • Buffer modell – Elkerüli az adatok többszörös másolását Spring 2002 CS 461 23