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Routing vs. Switching Simon Osiander. Motivation Veränderung der Internetlandschaft –Anstieg der Nutzerzahlen –Multimedia u. Echtzeitanwendungen  Entwicklung.

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Präsentation zum Thema: "Routing vs. Switching Simon Osiander. Motivation Veränderung der Internetlandschaft –Anstieg der Nutzerzahlen –Multimedia u. Echtzeitanwendungen  Entwicklung."—  Präsentation transkript:

1 Routing vs. Switching Simon Osiander

2 Motivation Veränderung der Internetlandschaft –Anstieg der Nutzerzahlen –Multimedia u. Echtzeitanwendungen  Entwicklung neuer Techniken –Multilayer Switch –Layer 3 Switch –IP Switch –Routing Switch –Switching Router –Wire Speed Router –Swoter Gesamter Weitverkehr IP Voice New World Old World

3 Simon Osiander Gliederung Überblick: aktive Netzkomponenten –Bridge –Switch –Router Layer 3 Switching Ausblick: –Layer 4 Switching

4 Simon Osiander Bridge 1 Segmentiert Netzwerke arbeitet auf OSI-Schicht 2  Protokolltransparent  unsichtbar für vernetzte Endgeräte 2 Konzepte Transparente-Bridge/Spanning-Tree-Bridge Source Routing Bridge

5 Simon Osiander Bridge 2 Transparente Bridge Einfache Installation Problem bei mehreren Switches: Schleifen  Spanning Tree schlechte Nutzung der Bandbreite Source-Routing-Bridge –angeschlossene Maschinen müssen Routen kennen –Rahmen trägt High-Order-Bit und Route

6 Simon Osiander Switch gleiche Funktion wie Bridge, aber mehr Ports (Multiport Bridge) ermöglicht parallelen Datentransfer  gesamte Bandbreite steht zur Verfügung

7 Simon Osiander Switch - Interner Aufbau Matrix Switch –alle Ports sind miteinander verbunden –im Switch werden direkte Verbindungen geschaltet Backplane Switch –gemeinsamer Hochgeschwindigkeitsbus für alle Ports

8 Simon Osiander Switch -Methoden der Weiterleitung Store and Foreward Switching –Frames werden komplett gelesen und zwischengespeichert –fehlerhafte Pakete werden erkannt Cut-Through Switching –liest nur ersten 14 Bytes des Frames –keine Fehlererkennung –alle Ports haben gleiche Geschwindigkeit heutige Switches arbeiten mit Store and Foreward

9 Simon Osiander Router Verbinden Netze auf Schicht 3 des OSI-Modells nicht protokoll-transparent Aufgaben: –Segmentierung in Broadcastbereiche –Bereitstellung eines WAN-Zugriffes –Sicherheit (Firewall Service) –Routing

10 Simon Osiander Routing Prozeß der “optimalen” Wegwahl von Datenpaketen statisches Routing –Routen sind fest vorgegeben dynamisches Routing –Routen werden neu ermittelt –Router tauschen untereinander Informationen mit Hilfe von Routing-Protokollen aus ( z.B OSPF, RIP )

11 Simon Osiander Routing Niedrige Performance durch aufwendige Verarbeitungsabläufe –lesen und ändern des Headers in jedem Paket –Suchen der Adresse in Routing Tabelle O(log2n)  Switch O(1) –Softwarebasiert kein flexibles Routing –nur “Shortest Path” –ungleichmäßige Auslastung Router werden zu Flaschenhälsen

12 Simon Osiander Aktuelle Entwicklung Entwicklung von Router/Routing Techniken die Mängel beheben neue Funktionalitäten bieten Geschwindigkeit eines Switches Schicht 3 Routing billiger als Router QoS  Layer-3-Switching

13 Simon Osiander Kantenmodell Schicht 3 Intelligenz an Netzkanten, im Kern wird geswitcht Router werden durch Erzeugung von “Shortcuts” umgangen “route once, switch thereafter” Implementiert durch: 3Com’s Fast IP Cabletron’s Secure Fast Virtual Network Architecture Cascade’s IP Navigator

14 Simon Osiander Fast IP (3Com) Arbeitet mit NHRP (Next Hop Resolution Protocol) NBMA Netz aufgeteilt in 3 LIS (logische IP Subnetze) Kommunikation zwischen Zwischen Subnetzen nur über Router möglich

15 Simon Osiander Fast IP (3Com) NHRP liefert NBMA Adresse (z.B MAC) hops werden reduziert

16 Simon Osiander B erhält Request und schickt Response zurück Nicht geroutet, sondern über Switches A erhält die NHRP Response und leitet den Verkehr zu Host B um Fast IP (3Com) A möchte Daten zu B schicken B ist in anderem Subnetz A startet standard IP Übertragung Gleichzeitig NHRP Request in Richtung B

17 Simon Osiander Kernmodell Besitzt auch im Kern Schicht-3-Intelligenz Definition von Flußklassen Zuordnung anhand ersten Paketes Labels Implementiert durch: Cisco’s TAG-Switching, NetFlow Ipsilon’s IP Switching MPLS (IETF-Standardisierung)

18 Simon Osiander TAG-Switching Tag Switch Router nehmen an Routing Protokollen teil TSR generieren lokale Tags für erreichbare Routen Austausch der Tags über Tag Distribution Protocol Nur Netzzugangs TSR trifft Routing Entscheidung

19 Simon Osiander Weiterleitungkomponente 1 Tag-Information kann in einem Paket auf verschiedene Weisen Tranpotiert werden Tag-Header zwischen Schicht 2 und 3 Header Als Teil des Schicht 2 Header (ATM) Als Teil des Schicht 3 Header (Flußlabelfeld in IPv6) Weiterleitungsinformation steht in Tag Information Base Eintrag besteht aus: eingehendes Tag ausgehendes Tag ausgehende Schnittstelle ausgehende Verbindungsinformation (z.B. MAC Adr.)

20 Simon Osiander Weiterleitungkomponente 2 Weiterleitungsoperation basiert auf “Label-Swapping”

21 Simon Osiander Kontrollkomponente Erzeugt Tag-Bindungen und verteilt sie unter den Tag- Switches Beinhaltet Routing Protokolle und Tag Distibution Protocol Sammlung von Modulen mit speziellen Routingfunktionen Zielorientiertes Routing Multicast Flexibles Routing Dienstqualität (Quality of Service)

22 Simon Osiander MPLS Standardisierung der IETF für “label switching” Ziele: –Besseres Preis/Performance von Netzwerkschicht Routing –Skalierbarkeit des Schicht 3 Routings –Flexibilität in der Auslieferung von Routing Services kein spezifisches Schicht 3 Protokoll Unterstützung für viele Schicht 2 Technologien ( Frame Relay, ATM, Ethernet, Token Ring)

23 Simon Osiander MPLS Standardisierungen: –Protokolle für zielorientiertes, Multicast u. hierarchisches Routing –Unterstützung Expliziter Routen –Label-Transport, Label-Kapselung –QoS

24 Simon Osiander Layer 4-Switching Paketweiterleitung auf Basis der Schicht 4 Information (z.B. TCP oder UDP Adresse) Layer 4-Switches vermitteln unmittelbar zwischen Anwendungen Nachteil: große Tabellen Vorteil: Priorisierung von Anwendungen (QoS) zusätzliche Sicherheits- und Managegementfunktionen

25 Simon Osiander Literatur 1. Layer 3 Switching: An Introduction By Robert Ciampa, 2. Next-Generation Routing for ISPs:Cascade's IP Navigator and Cisco's Tag Switching By Chuck Semeria, 3. Next-Generation Routing for Enterprise Networks: 3Com's Fast IP, Cisco's NetFlow Switching, Ipsilon's IP Switching, and Cabletron's Secure Fast By Chuck Semeria, pers/500636a.html 4. IP-Switching, 5. IP Switching and Label Switching, ftp://ftp.netlab.ohio-state.edu/pub/jain/courses/cis788-97/ip_over_atm/index. htm 7. Xipeng Xiao and Lional M. Ni “Internet QoS:the Big Picture” 8. Uyless Black, “Internet-Technologien der Zukunft”, Addison-Wesley 9. Dr. Franz-Joachim Kauffels, “Lokale Netze”, MITP


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