Sripatum University CIS514 การสื่อสารคอมพิวเตอร์และเครือข่าย

งานนำเสนอเรื่อง: "Sripatum University CIS514 การสื่อสารคอมพิวเตอร์และเครือข่าย"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 Sripatum University CIS514 การสื่อสารคอมพิวเตอร์และเครือข่าย
Computer Communication and Networks การสื่อสารคอมพิวเตอร์และเครือข่าย Asst.Dr.Surasak Mungsing Sripatum University

2 Switching and Routing

3 IS516 การสื่อสารคอมพิวเตอร์และเครือข่าย Switching Techniques

4 Switching Networks Data sent to a long distant receiver through switched nodes Nodes are not interested in contents Computer, terminal, phone, etc. communications network Data route assigned by switch from one node to another Switching Networks การส่งข้อมูลระยะไกลมักจะกระทำผ่านเครือข่ายของสวิทช์ (switched nodes) โหนด (Nodes) ต่างๆไม่สนใจกับเนื้อหาข้อมูล สถานีปลายทาง Computer, terminal, phone, etc. กลุ่มของโหนดและการเชื่อมต่อคือเครือข่ายสื่อสาร (communications network) ข้อมูลถูกจัดเส้นทางโดยการสลับสาย หรือ สวิทช์ จากโหนดหนึ่งไปยังอีกโหนดหนึ่ง

5 Simple Switched Network

6 Circuit Switching Dedicated to communication channel to two communication stations 3 phases of operation Establish Transfer Disconnect switching capacity and channel capacity for connection establishment Manage data route intelligently Circuit Switching อุทิศเส้นทางการสื่อสารให้กับ 2 สถานีสื่อสาร 3 ระยะการทำงาน สถาปนาการเชื่อมต่อ (Establish) รับส่งข้อมูล (Transfer) ยกเลิกการเชื่อมต่อ (Disconnect) ต้องมีความสามารถด้านการสวิทช์และช่องสัญญาณ (switching capacity and channel capacity) เพื่อสถาปนาการเชื่อมต่อ ต้องมีความฉลาดในการคำนวณการจัดเส้นทาง

7 Circuit Switching - Applications
Inefficient Dedicated channel Still connected even no data communication Connection establishment requires time After the establishment, data communication can be done as if the two communicator are directly connected Developed for voice communication (telephone ) Circuit Switching – Applications ไม่มีประสิทธิภาพ (Inefficient) ความสามารถของช่องสัญญาณถูกอุทิศให้กับคู่การสื่อสารตลอดช่วงการเชื่อมต่อ ถ้าไม่มีข้อมูล ความสามารถของช่องสัญญาณนั้นก็สูญเปล่า การสถาปนาเชื่อมต่อเป็นกระบวนการที่ต้องใช้เวลา เมื่อสถาปนาการเชื่อมต่อแล้ว การส่งข้อมูลจะดูเสมือนคู่การสื่อสารเชื่อมต่อกันโดยตรง พัฒนาขึ้นสำหรับใช้กับการสื่อสารด้วยเสียง(โทรศัพท์)

8 Public Circuit Switched Network

9 Telecomms Components ผู้เช่าสมาชิก (Subscriber)
Devices connected to network Subscriber line Local Loop or Subscriber loop Connection to network Distance no longer than 10 KM Exchange Switching centers End office - supports subscribers Trunks Branches between exchanges Multiplexed Telecomms Components ผู้เช่าสมาชิก (Subscriber) อุปกรณ์สื่อสารถูกเชื่อมต่อกับเครือข่าย สายสัญญาณผู้เช่าสมาชิก (Subscriber line) สายจากบ้านต่อกับจุดเชื่อมต่อเครือข่ายของผู้ให้บริการ (Local Loop หรือ Subscriber loop) การเชื่อมต่อเข้ากับเครือข่าย (Connection to network) ระยะทางไม่เกิน 10 กิโลเมตร ชุมสาย (Exchange) Switching centers End office - supports subscribers สายโทรศัพท์ใหญ่ (Trunks) Branches between exchanges Multiplexed In telephony, the local loop (also referred to as a subscriber line) is the physical link or circuit, that connects from the demarcation point of the customer premises to the edge of the carrier, or telecommunications service provider, network. In computer networking, trunking defines using multiple network cables or ports in parallel to increase the link speed beyond the limits of any one single cable or port. This is called port trunking or link aggregation. Trunks may be used to interconnect switches, such as major, minor, public and private switches, to form networks.

10 Circuit Establishment

11 Circuit Switch Elements

12 Circuit Switching Concepts
Digital Switch Network Interface Control Unit Establish connections Maintain connection Disconnect Circuit Switching Concepts สลับสายแบบจิตัล (Digital Switch) ผู้ใช้รู้สึกเหมือนเป็นการเชื่อมต่อโดยตรง ส่วนต่อประสานเครือข่าย (Network Interface) หน่วยควบคุม (Control Unit) สถาปนาการเชื่อมต่อ (Establish connections) ปกติแล้วทำการเชื่อมต่อเมื่อมีความต้องการ ดำเนินการและตอบสนองความต้อง ตรวจสอบว่าปลายทางว่างหรือไม่ สร้างเส้นทางการเชื่อมต่อ รักษาการเชื่อมต่อ (Maintain connection) ยกเลิกการเชื่อมต่อ (Disconnect)

13 Blocking or Non-blocking
Cannot connect if network capacity is fully utilized Only available in blocking network Use in voice communication system Occur during a short period of time Non-blocking Allow connection at any time use for data communication Blocking or Non-blocking เครือข่ายประเภทเชื่อมต่อไม่ได้เมื่อมีการใช้งานเต็ม (Blocking) เครือข่ายไม่สามารถเชื่อมต่อคู่สายได้เนื่องจากมีการใช้งานเต็มแล้ว มีในเครือข่ายประเภท blocking network ใช้ในระบบสื่อสารด้วยเสียง เป็นการใช้งานช่วงสั้นๆ เครือข่ายประเภทเชื่อมต่อได้ทันทีทุกเวลา (Non-blocking) ยอมให้มีการเชื่อต่อทุกคู่สายทันที ใช้สำหรับการสื่อสารข้อมูล

14 Space Division Switching
Developed for analog communication Separate physical communication paths Crossbar switch Number of crosspoints grows as square of number of stations Loss of crosspoint prevents connection Inefficient use of crosspoints All stations connected, only a few crosspoints in use Non-blocking Space Division Switching พัฒนาใช้กับการสื่อสารแบบอะนาล็อก ส้นทางสื่อสารแบบกายภาพแยกจากกัน Crossbar switch Number of crosspoints grows as square of number of stations Loss of crosspoint prevents connection Inefficient use of crosspoints All stations connected, only a few crosspoints in use Non-blocking A crossbar switch is one of the principal architectures used to construct switches of many types. Originally the term was used literally, for a matrix switch controlled by a grid of crossing metal bars, and later was broadened to matrix switches in general. Crossbar switches are sometimes referred to as "cross-point switches," "crosspoint switches," or "matrix switches." The other principal switch architectures are that of a memory switch or a crossover switch.

15 Multistage Switch Reduce number of crosspoints
Many communication paths in network Complex control May be blocking Multistage Switch ลดจำนวนของcrosspoints ในเครือข่ายมีหลายเส้นทางสื่อสาร มีการควบคุมที่ซับซ้อน อาจเป็บแบบ blocking Three-stage Space Division Switch

16 Time Division Switching
Modern digital systems depend on intelligent control of devices and time management Time allocation technique required for establishing and maintaining connection of virtual circuit Partition low speed stream of bits and send each portion with high speed stream of bits on the common high speed channel Time Division Switching ระบบดิจิตัลสมัยใหม่พึ่งพาการควบคุมอุปกรณ์ทั้งทางกายภาพและการจัดสรรเวลาอย่างชาญฉลาด มีการใช้เทคนิคการจัดสรรเวลาสำหรับการสถาปนาและรักษาวงจรเมือน(virtual circuits) แยกกระแสบิตที่มีความเร็วต่ำเป็นส่วนๆเพื่อส่งร่วมกับกระแสบิตที่มีความเร็วสูงกว่าในช่องทางสื่อสารที่ใช้ร่วมกัน

17 Circuit-Switching Stages
Circuit establishment Data transfer point-to-point from endpoints to node internal switching/multiplexing among nodes Circuit disconnect Circuit-Switching Stages การสถาปนาวงจร (Circuit establishment) การส่งข้อมูล (Data transfer) point-to-point from endpoints to node internal switching/multiplexing among nodes การยกเลิกวงจร (Circuit disconnect)

18 Circuit Establishment
Station request connection to node Node defines best data path then sends data to the next link each next node defines next data path After connection establishment, test message will be sent to test whether receiver is ready to receive data Circuit Establishment Station ร้องขอการเชื่อมต่อจาก node Node กำหนดเส้นทางเดินที่ดีที่สุดของข้อมูล แล้วส่งข้อมูลไปยัง link ถัดไป แต่ละ node ถัดไปพิจารณาสร้างเส้นทางเดินของข้อมูลต่อไป หลังจากที่ node ต่างๆได้สร้างการเชื่อมต่อเสร็จแล้ว จะมีการส่ง test message ออกไปเพื่อทดสอบว่าฝ่ายรับ พร้อม/สามารถ รับข้อมูลหรือไม่

19 Data Transfer Point-to-point data sending from sender station to node
Internal switching and multiplexed from node to node Point-to-point data sending from node to receiver station Normally is full-duplex during communication period Data Transfer เป็นการส่งข้อมูลแบบ Point-to-point จาก station ผู้ส่งไปยัง node การส่งข้อมูลจะเป็นแบบ Internal switching และ multiplexed จาก node ถึง node ทำการส่งข้อมูลแบบ Point-to-point จาก node ไปยัง station ผู้รับ โดยทั่วไปจะเป็นการเชื่อมต่อแบบ full-duplex ตลอดช่วงการสื่อสาร

20 Circuit Disconnect A station disconnects when communication ended
Must broadcast signal to all nodes involve data communication to release resources to the system Circuit Disconnect เมื่อการส่งข้อมูลเสร็จสมบูรณ์ station หนึ่งจะทำการตัดการติดต่อ จะต้องมีการแพร่สัญญาณไปยัง nodes ทั้งหมดที่ใช้ในการส่งข้อมูลเพื่อคืนทรัพยากรให้กับระบบ

21 Operation of Packet Switching
Data sent in small packets Normal packet size is 1000 octets Long message will be divide in to packets Each packet consists of user data and control data Control info Routing information (network addresses) Store and forward การทำงานพื้นฐานของ Packet Switching ข้อมูลถูกส่งไปเป็นแพ็กเก็ตขนาดเล็ก โดยทั่วไปมีขนาด1000 octets ข้ความยาวๆ จะถูกแบ่งเป็นชุดของแพ็กเก็ต แต่ละแพ็กเก็ตประกอบด้วยส่วนของข้อมูลผู้ใช้และส่วนของข้อมูลควบคุม ข้อมูลควบคุม (Control info) ข้อมูลการจัดเส้นทาง (ที่อยู่เครือข่าย) แพ็กเก็ตถูกรับมาและพักเก็บไว้ระยะสั้นๆ ก่อนส่งผ่านไปยังโหนดต่อไป เป็นลักษณะการทำงานแบบ Store and forward

22 Use of Packets

23 Advantages of Packet Switching
Better Line efficiency Data rate conversion All packets will be received even toght the network is busy data rate may be lower Capable of prioritizing data Advantages ประสิทธิภาพของการใช้งานสายสื่อสารดีขึ้น (Line efficiency) เส้นทางเชื่อมต่อระหว่างโหนดหนึ่งกับอีกโหนดหนึ่งสามารถให้แพ็กเก็ตต่างๆใช้ร่วมกันในช่วงเวลาเดียวกัน แพ็กเก็ตถูกเก็บในคิวและจัดส่งให้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ การปรับอัตราความเร็วของข้อมูล (Data rate conversion) แต่ละสถานีเชื่อมต่อกับโหนดด้วยอัตราความเร็วของมันเอง โหนดจะพักข้อมูลไว้ถ้าหากจำเป็นจะต้องปรับอัตราการรับส่งข้อมูลเป็นอัตราเดียวกัน แพ็กเก็ตจะถูกรับไว้ทั้งหมดแม้ว่าเครือข่ายจะยังไม่ว่าง การส่งอาจช้าลง สามารถมีลำดับความสำคัญได้

24 Packet Switching Technique
Long message divided into small packets Packets are sent one by one through network Two types of packet sending Datagram Virtual circuit Packet Switching Technique สถานีจะแบ่งข้อความยาวๆเป็นแพ็กเก็ต แพ็กเก็ตเหล่านั้นจะถูกส่งไปทีละแพ็กเก็ตในเครือข่าย แพ็กเก็ตถูกส่งออกไปได้ 2 แบบ คือ ดาต้าแกรม (Datagram) วงจรเสมือน (Virtual circuit)

25 Datagram Each packets sent independently
Packets takes any route to destination Packets may reach destination not in order Packets may be lost along the way Receiver reordering packets arrived and mannage to solve lost packet problem Datagram แต่ละแพ็กเก็ตถูกส่งโดยอิสระต่อกัน แพ็กเก็ตสามารถไปเส้นทางใดก็ได้ที่จะพาไปถึงปลายทาง แพ็กเก็ตอาจไปถึงเส้นทางไม่ตามลำดับ แพ็กเก็ตอาจตกหล่นสูญหายระหว่างทาง ขึ้นอยู่กับฝ่ายผูรับที่จะทำการจัดลำดับแพ็กเก็ตใหม่และจัดการกับแพ็กเก็ตที่สูญหายระหว่างทาง

26 Datagram Diagram

27 Virtual Circuit Established prepared connection path before sending packets Perform handshaking Each packet has virtual circuit identifier No decision on selecting data path Cancellation of request and circuit Not a dedicated path Virtual Circuit สถาปนาเส้นทางที่ได้เตรียมไว้ก่อนการส่งแพ็กเก็ต สถาปนาการร้องขอและการตอบรับเพื่อส่งแพ็กเก็ต(handshake) แต่ละแพ็กเก็ตมีตัวบ่งชี้วงจรเสมือนแทนที่จะเป็นที่อยู่ผู้รับ (virtual circuit identifier) ไม่มีการตัดสินใจเกี่ยวกับการเลือกเส้นทางสำหรับแต่ละแพ็กเก็ต ยกเลิกการร้องขอและยกเลิกวงจร ไม่เป็นการใช้เส้นทางแต่ผู้เดียว (Not a dedicated path)

28 Virtual Circuit Diagram

29 Virtual Circuits vs Datagram
Maintain ordering of packets and error control Sending packets fast No decision making on data path Low reliablity If a node along the path fails, all path include that node will fail Datagram No connection establishment process Better performance for small amount of packets More flexible Routing path avoids heavy data traffic portion of network Virtual Circuits vs Datagram Virtual circuits เครือข่ายสนับสนุนการจัดลำดับและการควบคุมความผิดพลาด การส่งแพ็กเก็ตทำได้อย่างรวดเร็วกว่า ไม่ต้องตัดสินใจเกี่ยวกับการเลือกเส้นทาง มีความน่าเชื่อถือน้อย ถ้ามีโหนดเสีย จะสูญเสียวงจรที่ผ่านโหนดนั้นทั้งหมด Datagram ไม่มีขั้นตอนการสถาปนาเส้นทาง ทำงานได้ดีกว่าถ้ามีแพ็กเก็ตจำนวนไม่มาก มีความยืดหยุ่นกว่า การจัดเส้นทางสามารถหลีกเลี่ยงส่วนของเครือข่ายที่มีการจราจรคับคั่ง

30 Packet Size

31 Circuit vs Packet Switching
Performance Propagation delay Transmission time Node delay Circuit vs Packet Switching Performance เวลาที่ใช้สำหรับการเดินทางของสัญญาณ (Propagation delay) ระยะเวลาที่ทำการส่งข้อมูล (Transmission time) เวลาที่เสียไปในแต่ละโหนด (Node delay)

32 Event Timing

33 Packet-Switched Congestion Control
If line utilization is more than 80% of its capacity, queue length increase quickly Limitation of queue length used for congestion problem Congestion status exchanged between nodes Used flow control as of X.25 Packet-Switched Congestion Control เมื่อการใช้สายสัญญาณมากกว่า 80% ความยาวของคิวจะมากขึ้นอย่างรวดเร็ว การควบคุมสภาวะคับคั่งทำโดยการจำกัดความยาวของคิวเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหา มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลสถานะระหว่างโหนด สัญญาณควบคุมปรับการเคลื่อนไหลของข้อมูลโดยใช้โปรโตคอลของส่วนต่อประสาน (โดยปกติใช้ X.25)

34

35 Routing Algorithms

36 Store-and-Forward Packet Switching
Packet is stored until it completely arrived Router examine for correctness before forwarding to next router Store-and-Forward Packet Switching แพ็กเกตจะถูกจัดเก็บไว้จนกว่าข้อมูลทั้งแพ็กเกตจะเดินทางมาถึงอย่างครบถ้วน Router จะทำการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลก่อนส่งต่อให้ router ตัวต่อไป The environment of the network layer protocols.

37 Connectionless and Connection-oriented Services
Two types of services in network layer Connectionless Service Each packet has independent route Data unit is datagram Subnetwork is called datagram subnet Connection-oriented Service Data path from source router to destination router must be prepared Establish connection as virtual circuit Subnetwork is called virtual circuit subnet Connectionless and Connection-oriented Services บริการที่มีให้ในชั้นควบคุมเครือข่ายมี 2 แบบ Connectionless Service แพ็กเกตถูกจัดเส้นทางอย่างอิสระจากแพ็กเกตอื่นๆ แพ็กเก็ตดังกล่าวเรียกว่า Datagram ระบบเครือข่ายย่อยเรียกว่า datagram subnet Connection-oriented Service เส้นทางเดินข้อมูลจาก router ต้นทางไปยัง router ปลายทางต้องถูกกำหนดขึ้นก่อน การเชื่อมต่อแบบนี้เรียกว่าวงจรเสมือน (virtual circuit) ระบบเครือข่ายย่อยเรียกว่า virtual circuit subnet

38 Implementation of Connectionless Service
Routing within a diagram subnet

39 Implementation of Connection-Oriented Service
Routing within a virtual-circuit subnet

40 Comparison of Virtual-Circuit and Datagram Subnets
5-4

41 Routing Algorithms Shortest Path Routing Flooding
Distance Vector Routing Link State Routing Hierarchical Routing Broadcast Routing Multicast Routing Routing for Mobile Hosts Routing in Ad Hoc Networks Routing Algorithms The Optimality Principle Shortest Path Routing Flooding Distance Vector Routing Link State Routing Hierarchical Routing Broadcast Routing Multicast Routing Routing for Mobile Hosts Routing in Ad Hoc Networks

42 Conflict between fairness and optimality.
Routing Algorithms (2) If amount of data transfer from A to A’ , from B to B’ and from C to C’ are large enough then the horizontal bus may be saturate and data transfer from X และ X’ must be suspended for the network to work efficiently Routing Algorithms (2) ถ้าปริมาณข้อมูลที่ไหลจาก A ไป A’ จาก B ไป B’ และจาก C ไป C’ มากพอที่จะทำให้การส่งข้อมูลทางแนวราบอิ่มตัว ถ้าต้องการให้ระบบนี้มีประสิทธิภาพโดยรวมสูงสุดแล้ว การสื่อสารระหว่าง X และ X’ ควรจะต้องถูกระงับไว้ก่อน Conflict between fairness and optimality.

43 Shortest Path Routing Dijkstra (1959) ได้นำเสนอ algorithm สำหรับการค้นหาเส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่างจุด 2 จุด The first 5 steps used in computing the shortest path from A to D. The arrows indicate the working node.

44 Flooding Non adaptive technique to system
Router sends packets to all of its connected routers except the router that it receives packets from This technique quickly creates large amount of same data in network Requires technique to avoid creating huge amount of data in network Counter included in header Keep record of packets received so that they will not be sent to same router again Flooding เป็นวิธีการที่ไม่ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมของ หฟทำ พนำพ ฟเฟรืระบบ Router จะส่งแพ็กเกตที่รับเข้ามาออกไปทุกทิศทางที่มีการเชื่อมต่อกับ router ยกเว้น router ที่เป็นผู้ส่งเข้ามา วิธีนี้จะเพิ่มปริมาณข้อมูลในเครือข่ายเข้ามาอย่างมากมายซึ่งส่วนมากจะเป็นข้อมูลที่ซ้ำกัน ต้องมีกรรมวิธีอื่นเข้าช่วยเพื่อไม่ให้เกิดข้อมูลมหาศาลในเครือข่าย การใส่ต้วเลขนับจำนวน router เข้าไปในข้อมูลส่วนหัว การจัดทำบันทึกแพ็กเกตที่ได้ส่งออกไปแล้วเพื่อที่จะได้ไม่ต้องส่งออกไปอีก

45 Distance Vector Routing
algorithm for dynamic route selection Router must have routing table of distance best route for forwarding packets to other routers Always updating routing table by exchange information between adjacent routers Measures are number of routers in the route, amount of packets waiting for forwarding, and time to wait along the route, etc. Distance Vector Routing เป็น algorithm เลือกเส้นทางแบบ dynamic Router ต้องสร้างตารางเก็บข้อมูลซึ่งบอกระยะทางและเส้นทางที่ดีที่สุดในการส่งแพ็กเกตไปยัง router ต่างๆ มีการปรับปรุงข้อมูลในตารางอยู่เสมอโดยแลกเปลี่ยนข่าวสารกันระหว่าง router ที่อยู่ติดกัน มาตรวัดที่ใช้ได้แก่ จำนวน router ในเส้นทาง เวลารอคอยตลอดเส้นทาง จำนวนแพ็กเกตที่รอการนำส่ง เป็นต้น

46 Distance Vector Routing
ถ้า Router J ต้องการคำนวนเวลาส่งข้อมูลไปยัง Router G: 1) ส่งข้อมูลผ่าน Router Aใช้เวลา 8 มิลลิวินาที 2) จาก A ไปยัง G ใช้เวลา 18 มิลลิวินาที่ เวลารวม = 8+18=28 มิลลิวินาที ในทำนองเดียวกัน ถ้าส่งผ่าน I, H, และ K จะใช้เวลารวม (10+31=41), (12+6=18), และ (6+31=37) ตามลำดับ เวลาที่ดีที่สุดคือ18 ดังนั้น J บันทึกเวลา18 ผ่าน H Distance Vector Routing ถ้า Router J ต้องการคำนวนเวลาส่งข้อมูลไปยัง Router G: 1) ส่งข้อมูลผ่าน Router Aใช้เวลา 8 มิลลิวินาที 2) จาก A ไปยัง G ใช้เวลา 18 มิลลิวินาที่ เวลารวม = 8+18=28 มิลลิวินาที ในทำนองเดียวกัน ถ้าส่งผ่าน I, H, และ K จะใช้เวลารวม (10+31=41), (12+6=18), และ (6+31=37) ตามลำดับ เวลาที่ดีที่สุดคือ18 ดังนั้น J บันทึกเวลา18 ผ่าน H (a) A subnet. (b) Input from A, I, H, K, and the new routing table for J.

47 Link State Routing Dynamic algorithm for high speed transmission line
Each router must do the followings Learn to know adjacent routers and their network addresses Compute waiting time or cost in communicating with adjacent routers Create packets for sending its own routing information Send packets of routing information to all routers Compute shortest distance for each router communication Link State Routing อ

48 Hierarchical Routing Consequence of having more and more routers in network Algorithm use for partitioning routers into small group, called region Routers in the same region knows routes for communication to each other, but have no information of routers in other reegion Hierarchical Routing ผลที่ตามมาจากการที่เครือข่ายมีจำนวน router มากขึ้นเรื่อยคือ เป็น algorithm ที่แบ่ง router ในระบบออกเป็นกลุ่มเล็กๆเรียกว่า region Router ใน region เดียวกันทราบเส้นทางที่จะส่งข้อมูลถึงกัน แต่ไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับ router ใน region อื่น

49 Hierarchical Routing ตัวอย่างการจัดแบ่งกลุ่มข้อมูลออกเป็น 2 ระดับ ประกอบด้วย 5 region: การจัดแบบเดิม router 1A ต้องมีข้อมูลถึง 17 รายการ เมื่อจัดแบบ 2 ระดับ router 1A จะมีรายการเหลือเพียง 7 รายการ ดังนั้นเมื่อจำนวน router เพิ่มมากขึ้นเท่าใด วิธีการนี้จะช่วยลดจำนวนรายการในตารางข้อมูลได้มากยิ่งขึ้น Hierarchical routing. Hierarchical Routing ตัวอย่างการจัดแบ่งกลุ่มข้อมูลออกเป็น 2 ระดับ ประกอบด้วย 5 region: การจัดแบบเดิม router 1A ต้องมีข้อมูลถึง 17 รายการ เมื่อจัดแบบ 2 ระดับ router 1A จะมีรายการเหลือเพียง 7 รายการ ดังนั้นเมื่อจำนวน router เพิ่มมากขึ้นเท่าใด วิธีการนี้จะช่วยลดจำนวนรายการในตารางข้อมูลได้มากยิ่งขึ้น

50 Broadcast Routing Same messages are sent to many or all hosts in the system Direct sending Create copies of packets as many as number of in the system Each copy of packets defines address of each node Send by Flooding - there will ne large amount of copies of packets hence reduce the overall performance of the Send by Multi-destination routing Each packet contains all destination addresses intended to send to Router examines all receiver list to select transmission line to be used and duplicates packets as many as number of selected transmission lines then update each pakets with correct destination address Apply sink tree and spanning tree Broadcast Routing ต้องการให้ Host สามารถส่งข่าวสารชุดเดียวกันไปยัง Host อื่นๆได้หลายตัวหรือทุกตัวในระบบ ส่งข้อมูลโดยตรง สร้างแพ็กเกตขึ้นมาเท่ากับจำนวน node ทั้งหมดในเครือข่าย แต่ละแพ็กเกตระบุแอดเดรสของแต่ละ node ส่งโดยวิธีการ Flooding - มีการสำเนาข้อมูลจำนวนมาก ทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของระบบลดลง ส่งแบบ Multi-destination routing แต่ละแพ็กเกตบรรจุรายการที่อยู่ของจุดหมายปลายทางที่ต้องการทั้งหมด router ตรวจสอบรายการของผู้รับทั้งหมดเพื่อเลือกสายสื่สารที่ต้องใช้แล้วสำเนาแพ็กเกตให้เท่ากับจำนวนสายสื่อสารที่เลือกไว้แล้วปรับปรุงรายการที่อยู่ของผู้รับของแต่ละแพ็กเกตให้ถูกต้อง นำหลักการของ sink tree และ spanning tree มาใช้

51 Broadcast Routing Reverse path forwarding. (a) A subnet. (b) a Sink tree. (c) The tree built by reverse path forwarding.

52 Multicast Routing Setup group receiver– create, destroy, join, resign membership to be used for routing consideration Each router build its own spanning tree When packets are distributed to group receiver, the first router that receives message examines spanning tree. All unable to contact hosts will be ignored. Multicast Routing จัดตั้งกลุ่ม – สร้าง ทำลาย เข้าร่วมเป็นสมาชิก ลาออกจากกลุ่ม เพื่อใช้เป็นข้อมูลสำหรับหาเส้นทาง Router แต่ละตัวสร้าง spanning tree ของตนเอง เมื่อ process ทำการแพร่กระจาย packet ข่าวสารออกไปยังกลุ่มของตน router ตัวแรกที่รับแพ็กเกตได้จะเป็นตัวตรวจสอบ spanning tree อย่างทั่วถึง เส้นทางใดไม่สามารถติดต่อกับ host ที่เป็นสามาชิกกลุ่มได้ ก็ตัดทิ้งออกไป

53 Multicast Routing (a) A network. (b) A spanning tree for the leftmost router. (c) A multicast tree for group 1. (d) A multicast tree for group 2.

54 Congestion Control

55 Congestion Control Algorithms
General Principles of Congestion Control Congestion Prevention Policies Congestion Control in Virtual-Circuit Subnets Congestion Control in Datagram Subnets Load Shedding Jitter Control

56 Congestion When too much traffic is offered, congestion sets in and performance degrades sharply.

57 General Principles of Congestion Control
Monitoring system for congestion problem Send message to department that is responsible for congestion problem solving Reconfigure working operation to solve the problem General Principles of Congestion Control คอยจับตาดูระบบ เพื่อค้นหาส่วนที่เกิดปัญหาความคับคั่งของข้อมูล ส่งข่าวสารนี้ไปบอกน่วยที่รับผิดชอบการแก้ปัญหา ปรับการทำงานของระบบเพื่อแก้ปัญหาที่เกิดขึ้น

58 Policies that affect congestion
5-26

59 Congestion Control in Virtual-Circuit Subnets
(a) A congested subnet. (b) A redrawn subnet, eliminates congestion and a virtual circuit from A to B.

60 Hop-by-Hop Choke Packets
(a) A choke packet that affects only the source. (b) A choke packet that affects each hop it passes through.

61 Jitter Control Jitter: delay of packet delivery
QoS (Quality of Service) is a major issue in VOIP implementations. The issue is how to guarantee that packet traffic for a voice or other media connection will not be delayed or dropped due interference from other lower priority traffic. Things to consider are Latency: Delay for packet delivery Jitter: Variations in delay of packet delivery Packet loss: Too much traffic in the network causes the network to drop packets Burstiness of Loss and Jitter: Loss and Discards (due to jitter) tend to occur in bursts (a) High jitter (b) Low jitter.

62 Quality of Service

63 Quality of Service Requirements
Techniques for Achieving Good Quality of Service Integrated Services Differentiated Services Label Switching and MPLS Quality of Service ความต้องการ (Requirements) เทคนิคเพื่อให้ได้คุณภาพการให้บริการสูง (Techniques for Achieving Good Quality of Service) การให้บริการแบบรวมการ (Integrated Services) การให้บริการแยกเฉพาะ (Differentiated Services) Label Switching and MPLS

64 How stringent the quality-of-service requirements are.
5-30 How stringent the quality-of-service requirements are.

65 การทำให้การนำส่งแพ็กเกตราบรื่นด้วยการใช้ Buffer
Buffering การทำให้การนำส่งแพ็กเกตราบรื่นด้วยการใช้ Buffer Buffering การทำให้การนำส่งแพ็กเกตราบรื่นด้วยการใช้ Buffer

66 The Leaky Bucket Algorithm
(a) A leaky bucket with water (b) a leaky bucket with packets

67 The Token Bucket Algorithm
5-34 (a) Before (b) After

68 An example of flow specification.
Admission Control 5-34 An example of flow specification.

69 Packet Scheduling (a) A router with five packets queued for line O.
(b) Finishing times for the five packets.

70 Integrated Services Architecture that support multimedia data stream
Flow-based algorithm Use for both unicast and Multicast applications Resource reServation Protocol (RSVP) Developed by Zhang et al., 1993 Many senders can send data to many receivers Each receiver can switch to receive data from any sender Efficient use of bandwidth while trying to eliminate congestion problem Integrated Services สถาปัยกรมสำหรับกระแสข้อมูลมัลติมีเดีย Flow-based algorithm ใช้กับงานประยุกต์ทั้งประเภท unicast และ Multicast Resource reServation Protocol (RSVP) พัฒนาโดย Zhang et al., 1993 ผู้ส่งหลายคนสามารถกระจายข้อมูลไปยังผู้รับหลายกลุ่มได้ ผู้รับแต่ละคนสามารถเปลี่ยนไปรับข่าวสารจากผู้ส่งคนใดก็ได้เมื่อต้องการ บริหารการใช้ช่วงสัญญาณสื่อสารอย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่พยายามกำจัดปัญหาความคับคั่งของข้อมูล

71 RSVP-The ReSerVation Protocol
(a) A network (b) The multicast spanning tree for host 1 (c) The multicast spanning tree for host 2

72 RSVP-The ReSerVation Protocol (2)
(a) Host 3 requests a channel to host 1 (b) Host 3 then requests a second channel, to host 2 (c) Host 5 requests a channel to host 1

73 Expedited Forwarding การจัดส่งข้อมูลเร่งด่วน (มาตรฐาน RFC 3246) กำหนดโดย IETF Expedited packets experience a traffic-free network.

74 A possible implementation of the data flow for assured forwarding

75 Label Switching and MPLS
Developed by a group of router manufacturers Label, instead of receiver address, is added to the front of header and quickly compute data route by information from the label. Resources are reserved for the whole data route Label Switching and MPLS พัฒนาโดยกลุ่มผูผลิต router โดยเพิ่มป้ายชื่อหรือ label เข้าไปที่ส่วนหน้าของแพ็กเกตและจัดการค้นหาเส้นทางเดินของข้อมูลโดยใช้ข้อมูลจาก label แทนที่จะเป็นหมายเลขที่อยู่ของผู้รับ เทคนิคนี้สามารถค้นหาเส้นทางได้อย่างรวดเร็วและสามารถจัดสำรองทรัพยากรที่ต้องการไว้ให้ได้ตลอดเส้นทางที่นำส่งข้อมูล Transmitting a TCP segment using IP, MPLS, and PPP

76 Next Lecture: Switching and Routing