Gerinchálózatok
Kisebb, helyi hálózatokat kötnek össze A hálózati hierarchia tetején helyezkednek el Két legfontosabb követelmény:
Hálózati topológiák
Megbízható
Csomópontok (redundáns berendezések, szünetmentes
Maliosz Markosz 9. elıadás 2008.03.10.
táp, stb.) Szakaszok topológia
Skálázható: a hálózat továbbra is jól mőködik, ha a
mérete növekszik (pl. nem romlik le a teljesítmény, ha egy új csp.-ot adunk hozzá) 2
1
Hálózati topológiák
Topológia mérıszámok
Fa
Csp. szám: n Élek száma: n-1 Csp. fokszám: változó; levélnek: 1 Csillag (ez is fa!) Csp. szám: n Élek száma: n-1 Csp. fokszám: központ: n-1; levelek: 1 Győrő Csp. szám: n Élek száma: n Csp. fokszám: 2 Szövevényes (mesh) Csp. szám: n n n-1 ≤ élek száma ≤ 2 1 ≤ Csp. Fokszám ≤ n-1
3
Csomópontok száma: n Élek száma: m Átlagos fokszám: 2m/n Fokszám eloszlás Összekötöttség Átmérı: a legrövidebb utak közül a leghosszabb Független utak száma 4
Hálózati topológiák
Hálózati topológiák
Csillag
Győrő
Központosított Viszonylag egyszerő Minden forgalom keresztülhalad a központon
egyértelmő útvonalak Él meghibásodás csak az adott végpontot érinti Viszont: ha a központ hibásodik meg, akkor az egész hálózat megszőnik
Elosztott Két lehetséges útvonal Kétszeresen összekötött: 1 él meghibásodást kivéd Sok másik csp.-on és élen áthalad két csp. forgalma: Kapacitás- és csp. processzálási igény Hosszú utak
5
Hálózati topológiák
6
Hálózati topológiák
Teljes szövevény
(Részleges) Szövevény:
Elosztott n(n-1)/2 él Több lehetséges útvonal, de a közvetlen élet
Több lehetséges útvonal Kell valamilyen útvonal-választási módszer Általában legalább kétszeresen összekötött a
használjuk alapértelmezésben: minden 1 ugrásra (hop) van Többszörösen összekötött: több él meghibásodást képes kivédeni Drága Katonai alkalmazásokban
megbízhatóság miatt
Speciális (részleges) szövevény: rács (grid)
7
8
Nagyvárosi topológia, PDH alkalmazásával
Topológia példa I.
Nyilvános kapcsolt távbeszélı hálózat topológiája 140 Mb/s
szekunder központok
8 MB/s
hozzáfér i h. (az els központig)
primer központok
8 Mb/s
140 Mb/s törzshálózat
34 MB/s
kb. 30 helyi
gerincháló.
teljes háló
Pl. Budapest:
34 Mb/s
ı
fa helyi központok 64 kb/s
: alternatív v. haránt összeköttetés
ı
elıfizetık : alternatív v. haránt összeköttetés A feltüntetett sebességértékek csak példák, ettıl eltérı megvalósítás is elképzelhetı
központ 2 tandem központ kettıs csillag + győrő pont-pont összeköttetésekbıl (PDH!) + haránt összeköttetések
9
10
Példa földrajzi topológia PDH használata esetén
Közcélú távbeszélı központok Magyarországon
kb. 1300 kihelyezett fokozat kb. 400 helyi központ 54 primer központ 10 szekunder (5+5 a Duna két oldalán) központ 2 tandem központ 2 nemzetközi kp.
primer körzet: saját körzetszám
: alternatív v. haránt összeköttetés 11
12
Magyarországi WDM gerinc topológia
HBONE 2004.
(T-Com, régi, nem teljes) Zvolen
T Com Miskolc
Pozsony
7/24
Bécs
/ 24 10
4/80
4
Nyíregyháza 6/24
5/8 0
4 10/2
Gyır
Sopron
4 /2 13
11/24 11/24
Tatabánya 1
4 13/2
Szombathely Veszprém 13/24
Budapest 12/2 4
4 8/2
Debrecen
8/24
Szolnok
Székesfehérvár
1 2/2 4
Zalaegerszeg
6/2
Salgótarján
12/24
5/24
Keszthely 4 2/2
10/24 4 6/2
Kaposvár 3/2
Zagreb
Szeged 4
Pécs
Szabadka
Üzemelõ hullámhosszak száma jelenleg kiépített kapacitás
Temesvár 4/24
Belföldi rendszer Kis WDM csomópont
Zagreb
Sombor
TGN HR05OA01_0110
Nagy WDM csomópont
Nemzetközi határátkelõ
Bõvítés 2004-ben
WDM gerinchálózat kihasználtsága 2004. végén
13
14
2005.01.10
Topológia példa III.
Topológiák SDH esetén egyszerősített ábrázolás:
ADM ADM
STM-n n = (1), 4,16, 64
ADM
ADM STM-m (m
ADM: Add-Drop Multiplexer
Ez tiszta SDH: nincsenek kapcsolók A győrő topológia sávszélesség pazarló, és bonyolultabb is, ezért nincs PDH-ban Öngyógyító győrő: hiba esetén egy dupla hosszú, egyirányú győrő lesz: ADM
BME gerinchálózat logikai vázlat 2005. október
ADM
15
ADM
ADM
16
Vezérjeles sín és győrő
SDH győrők rendszere (példa) digitális rendezı
(Token bus, token ring) osztott közeg Probléma: a CSMA/CD (Ethernet)
SDH maghálózat: szállító (transzport) hálózat
STM-16
STM-1
E3
E2
17
FDDI
nem korlátos válaszidejő vezérjel körbeadása, mindenki csak maximált ideig tarthatja vezérjeles sín: 1,5 v. 10 Mb/s vezérjeles győrő: 1,4 v. 16 Mb/s De ezek valóban elérhetı sebességek, ellentétben a CSMA/CD rendszerekkel. Mőködött, de nem élt túl. (Az osztott közeg sem.)
győrő interfész
egyirányú győrő
sín
18
DQDB
Fiber Distributed Data Interface =
Distributed Queue Dual Bus, kettıs sín elosztott várakozási sorral MAN-ra tervezve:
fényszállal szétosztott adat-határfelület ⇒100 Mb/s, max 200 km LAN-ra drága volt, MAN-ra is használták
több száz állomás > 100 km 45, késıbb 155 Mb/s
pl. egyetemközi FDDI győrő: 2003 elején még használták
Topológia: kettıs győrő hibajavítás
szakadás
Kettıs sín, elosztott FIFO
Vezérjeles győrőhöz hasonló közeghozzáférés 19
20
Internet
Internet topológia Többszintő hierarchia Útválasztó (router) szintő modellezés
tranzit tartomány tartomány/autonomous systems (AS) (egy adminisztratív egység) Peering = egyenrangú pár
exchange point
A pontok az útválasztók Az élek közvetlen (one-hop) IP összeköttetések
border routers
Tartomány (Domain/AS) szintő modellezés
hosts/endsystems
A pontok a tartományok (AS-ek) Az élek a tartományok közötti (peering) kapcsolatok
routers
Hozzáférési hálózatok
Stub (csonk) tartományok
21
Gerinchálózatok kialakítása
22
Topológia modellek
Koncentráló csp.-ok:
A valós topológiát modellezik
összegyőjtik a forgalmat Pl. országos hálózatban: nagyobb városok
Általában valószínőségekkel számol
Alkalmazásuk: hálózati topológia generálás Pl. gerinchálózat tervezésnél
a csp.-ok helye adott az összeköttetéseket létesítsük a modell adta
A gerinchálózat a koncentráló csp.-okat köti össze
valószínőségek alapján
23
24
Waxman modell (1988)
Power law (Hatvány törvény)
Véletlen hálózat topológia generátor (1988) Számítógép-hálózat növekedését modellezi Csp.-ok: egyenletes eloszlás szerint elhelyezve a síkon d Összekötés valószínősége: bL P(u, v) = ae d: u és v távolsága
Távolság függvényében Pl. négyzetes: P(u, v) =
L: a legnagyobb távolság Paraméterek: 0 < a,b ≤ 1
a (d + 1)2
a növelésével nı az élek száma b növelésével hosszabb élek aránya nı
25
Power law (Hatvány törvény)
26
Power law (Hatvány törvény)
Fokszámra: (útválasztók táblázataiból statisztika alapján) 1. törvényszerőség: dv ~ rvR
2. törvényszerőség: fd ~ dO
Fokszám gyakoriság (hányszor fordul elı az adott
Csomópont: v Csomópont fokszáma: dv Csomópontokat csökkenı sorba rakjuk a fokszám alapján,
fokszám): fd Fokszám: d Konstans: O (statisztika alapján ≈ -2,2)
ebben a sorban v sorszáma: rv Konstans: R (statisztika alapján ≈ -0,8)
27
28
BA-Modell (Barabási-Albert 1999) Tartomány szintő modell Fokszám és növekedés figyelembevétele
Egyéb módszerek, elvek
Fülbıvítés
Új csomópontot a két hozzá legközelebbihez kötjük
Növekedés: a hálózat konstrukciójánál egyesével adja
hozzá az új csomópontokat Elsıbbségi (preferencial) kapcsolódás: az új csomópontot nagyobb valószínőséggel kapcsoljuk magasabb fokszámú csomóponthoz i: új csp. dj P(i, j) = j: már meglévı csp. ∑k∈V d k
Feszítıfa kiegészítése védelemmel Kétszeresen összefüggıvé tesszük „Bekeretezzük” a fát A legközelebbi levelek összekötése
d : j fokszáma V: már a hálózatban lévı csp.-ok j
29
Egyéb módszerek, elvek Lefedés háromszögekkel (Triangulation) A legegyszerőbb 2D alakzat Körök a hálózatban Kétszeresen összekötött Elhagyhatóak élek
31
30
