telematik an der Karlsruher Institut für Technologie

• Buffer werden benötigt um mit temporären hohen Lasten (große Zahl an Paketen) umgehen zu können.
• Pakete die nicht direkt übertragen werden können, werden dann gepuffert.

• Brücken senden Bridge Protocol Data Units (BPDUs) 
• Informationen:
  • ID der Sender-Brücke
  • ID der angenommen Root Brücke
  • Pfadkosten von Sender-Brücke zu Root-Brücke
• Root-Brücke ist jene Brücke mit der kleinsten ID
• Um Root-Brücke zu bestimmen, gehen alle Brücken initial davon aus, dass sie selbst Root-Brücke sind und senden periodisch BPDUs bis stabiler Zustand erreicht wird.

• In Switches, können zu Bottleneck werden, Rahmen sind hier zwischenzeitig gepuffert
  
• Implizite Flusskontrolle
  • Halbduplex Links
  • 2 Beckpressure Methoden möglich:
    • Kollision herbeiführen: durch "CD" wird Kollision erkannt
    • Vortäuschen, dass Medium belegt ist: wird durch "CS" erkannt
• Explizite Flusskontrolle
  • Vollduplex Links
  • Pause Fuktion: Empfänger sendet explitzites PAUSE-Frame
    • implizites Weitersenden: nach ablaufen von PAUSE-Timer
    • Explizites Weitersenden: Wenn PAUSE-Frame mit time=0 erhalten wird.

• Ein Flow ist eine Folge von Paketen die ein Netzwerk durchlaufen und sich einen Satz von Header-Feldwerten teilen
• Mikro-Flow: Betrachtet eine einzelne Verbindung, z.B. eine TCP oder HTTP Verbindung
• Makro-Flow: Aggregation mehrerer Verbindungen, z.B. IP-Zieladressen in einem bestimmten Subnetz
• Schichten:
  • Ethernet (Schicht 2): Konzept des Flow based Forwarding
  • IP Routing (Schicht 3): Spezialfall des Flow based Fowarding
  • TCP (Schicht 4): reicht weiter als klassiche Routing-/Forwarding-Technologien

• Congestion Control sucht nach einer optimalen Senderate ohne Stau zu erzeugen
• Congestion Avoidance ist ein Mittel für Congestion Control: falls das Staufenster >= SSThresh ist, wird das Sendefenster nur noch langsamer erhöht

• CSMA = Carrier Sense Multiple Access
• asynchroneMediumzugriffskontrolle
  • "Listen before Talk": Checke ob Medium frei ist, bevor gesendet wird
  • Zeitmultiplex und variabler, zufäller Zugriff
• CSMA/CD = ... Collision Detection
  • "Listen befor talk, listen while talk"
  • Sender kann Kollision während Abhören entdecken
  • Einsatzbeispiel: Ethernet
• CSMA/CA = ... Collision Avoidance
  • Sender geht von Kollision aus, wenn ACK fehlt (bei mAC / auf Schicht 2, Stop-and-Wait)
  • Einsatzbeispiel: WLAN

• Internet wird in mehrere autonome Systeme (AS) mit eindeutigen Nummern (ASN, 16 bzw 32 Bit) aufgeteilt

Vorteile:

• Für Skalierbarkeit von Routingprotokollen
  • Protokolle sind schlecht skalierbar
  • Overhead steigt mit Größe des Netzes
• Betreiberautonomie
  • freie Wahl des internen Routingprotokolls
  • nach außen hin werden interne Netzwerkstrukturen verborgen

• Routing-Metrik (auch Kosten oder Gewicht)
  • Metrik die von Router verwendet wird um Entscheidungen zu treffen
  • Beispiele: Auslastung, Latenz, Datenrate, Anzahl der Hops
• Routing-Policy (Regeln)
  
  • Routing-Entscheidungen werden durch Policies (Regeln) vorgegeben / eingeschränkt
  • Policies werden vom Netzwerkbetreiber festgelegt
  • z.B. Bevorzuge Routen über ausgewählte Nachbar-Netzwerke

• OPEN: Etabliert eine BGP Verbindung um mit einem BGP Router zu peeren. Wichtig: es muss chon eine TCP Verbindung bestehen.
• UPDATE: Benachrichtigung über neues Verwerfen eines veralteten Pfades. Darf nur gesendet werden, wenn es einen besser Pfad gibt.
• KEEPALIVE: Hält Verbindung aufrecht wenn keine UPDATE Nachrichten gesendet werden.
• NOTIFICATION: Error Nachricht und zum Abbau einer BGP Verbindung.

• mit Forwarding Equivalence Class (FEC)
• Klasse von Paketen die gleich behandelt werden sollen
• ist die Basis für Label-Zuweisungen
• z.B. Gleiche Adresse-Prefix und gleiche Type-of-Service Feld oder gleiche IP Adresse und gleiche Port Nummern
• damit ist kein Longest Prefix Matching notwendig

• Ziel: TCP-Verbindung ins Gleichgewicht bringen
• Es wird kein neues Segment in das Netzwerk eingespeist, bevor ein altes Segment das Netzwerk verlässt
• Ein solches System sollte robust gegenüber von Überlastung sein

Methoden(?)

• Slow Start
• Retransmission Timer
• Congestion Avoidance

• Vorteil: Schnellerer Lookup in O(1)
• Aber: Longest Prefix Matching funktioniert nicht nur mit Hast-Tabelle
• Lösung: Nutze zu Trie-Lookups zusätzliche Hash-Tabelle
  • Hash-Tabelle speichert Ergebnisse von Trie-Lookup
  • funktioniert gut wenn Adressen gewisse "Lokalität" haben
  • nicht gut für Internet Backbone