TCP Startup Performance in Large Bandwidth Delay Networks

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奈馥燕
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1 橋接器與交換器 (Bridges and Switches) 1

2 互連區域網路 (Interconnecting LANs) 區域網路使用集線器互有什麼不好? 各自獨立的碰撞領域 (collision domain) 會變成一個大型的碰撞領域無法使用不同的乙太網路技術 ( 因為集線器本質上只是一個具有多埠的中繼器 ) station 數目會有所限制 Bridges 和 Switches 2

3 橋接器 (Bridges) 簡介網路第 2 層裝置使用目的端位址來轉送和過濾 frame 使用 CSMA/CD 去傳送 frame 當 Bridge 收到 frame,bridge 並不會將 frame copy 到其它的介面反之,Bridge 會對 Frame header 做驗證, 並且根據目的位址作選擇性的傳送每一個 LAN segment 可視為一個獨立的碰接領域 (Isolated collision domain) 3

4 橋接器的優點獨立碰撞領域可帶來較高的 throughput 不同的 Ethernet 技術可以聯繫隨插即用裝置 (plug-and-play device), 可以視為 transparent bridges 4

5 橋接器的主要功能過濾封包 (filter frames) Bridge 決定是否將封包轉送到特定的 interface, 或者丟掉若進入 bridge 的 interface 和出去的相同,bridge 並不會轉送封包到其它的介面轉送封包 (forwarding) 決定將 frame 送到那一個 interface 去 Filtering 和 forwarding 都與 bridge Table 有關 Bridge 並不會改變 frame 的 source address 5

6 Self Learning 機制 Bridge table 由 bridge 動態學習, 不需要經由網路管理者或任何資料鏈結層協定來建立 Self learning 機制 bridge table 剛開始的時候是空的 bridge 收到一個 frame, 若 frame 中的目的位址不在 bridge table, 則 bridge 將這個 frame 轉送到其他 interfaces 當 bridge 每收到一個 frame,bridge table 將會記錄一些資訊 Frame 的來源位址欄位中的區域網路位址 Frame 到達 bridge 的 interface 目前的時間當 bridge 收到一個 frame, 而且 frame 的目的位址可以在 table 中找到, 則 bridge 會將 frame 轉送到適當的介面若一段時間後, 沒有 frame 從某個位址送出,bridge 可從 table 中刪除有關這個區域網路位址的資料 6

7 橋接器的傳送範例若 A 要送 frame 到 B, 因為 port 相同,bridge 便將 frame 直接丟棄假設 C 要送一 frame 到 D, 然後 D 再回送一個 frame 給 C 1. C 送 frame 到 D, 但 bridge table 沒有關於 D 的資訊, 所以將 frame 廣播到其他的 LAN 2. Bridge 記錄 C 在 port 1 3. Frame 由 D 接收 4. D 回送資料給 C 5. Bridge 收到 frame 由 D 來 6. Bridge 記錄 D 在 port 2 7. 因為 bridge 知道 C 在 port 1, 所以選擇性地將 frame 由 port 1 轉送出去 7

8 Spanning Tree Protocol 容錯型的網路 (redundant network): 具有多條傳送路徑, 但容易產生下列問題迴路問題廣播風暴 (broadcast storm) 多個重複的 frame MAC 位址不穩定原始 frame 的數會不斷地增加, 進而癱瘓整個網路解決方法 : 使用生成樹協定 (spanning tree protocol) 偵測可能造成迴路的多餘連線, 由 bridge 虛擬地切斷某些介面的連線, 以便從原先的網路拓撲中建立具樹狀架構的網路拓撲 8

9 Spanning Tree Protocol (Cont.) 執行 Spanning tree protocol 的 switch 會和網路內其他的 switch 分享訊息, 而交換訊息的資料單位就是所謂的橋接通訊協定資料單位 (Bridge Protocol Data Units;BPDU) 當 Switch 啟動的時候, 將自動把 Root ID 的值設定成等於 Bridge ID 的值 Bridge ID 是由 2 位元組的 Priority 和 6 位元組的 MAC 位址所組合而成的 Priority 的值可手動更改, 而其預設值是或 0x8000 ( 十六進位表示法, 註 : 以 Cisco 為例 ) 例如若 MAC 位址為 BA.C1.7F.35, Priority 為預設值, 則 Bridge ID 就等於 BA.C1.7F.35 Priority 值最小的 Switch 成為 Root Bridge (Root Switch), 但若沒有手動修改 Priority 的值則每個 Switch 皆相同時, 則 MAC 位址最低者為 Root Bridge Root bridge 選取出來後, 網路上每一個 switch 將會聆聽 BPDU 若一個以上的 Port 聆聽到 BPDU 則代表這個 Switch 上有多餘的連線, 這時就必須將多餘會造成迴圈的 Port 停止 9

10 橋接器與路由器的比較皆使用 store and forward 方式交換封包 Routers : 為網路層裝置, 使用網路層位址來轉送封包 Bridges : 為資料鏈結層裝置, 使用區域網路位址來轉送封包 Router 的優點提供 firewall 保護, 避免 broadcast storms 支援任意的 topologies, 使用 IP header 的 TTL 欄位避免迴路 Router 的缺點需要設定 IP address 較長的封包處理時間 10

11 交換器 (Switches) 與 Bridge 相同, 使用區域網路位址 (48bit 的 MAC 位址 ) 來轉送及過濾封包 Switches 的 interfaces 通常較多不需做資料鏈結層協定轉換速度 : 10Mbps 100Mbps 以及 1Gbps 使於主機與交換器之間的連結具有類似專線 (dedicate access) 的功能通常為 star-topology,hosts 之間不會有 collision 支援 Cut-through switching 可減少 packet 的 end to end delay 註 : 事實上 Cut through switching 與 store-and-forward switching 的差異很小 ( 只有在 output buffer 是空的時候 ) 11

12 交換器實驗 12

13 操作方式 Switch 上的 CLI 指令與路由器上的大致相同網頁式視覺 Switch 管理員 (Web-Based Visual Switch Manager:VSM) IOS 的命令列介面 (Command Line Interface:CLI) 13

14 Switch 的基本指令介紹 enable 設定主機名稱 : hostname 查看 interface 相關設定 : show interface show running-config show startup-config show interfaces show spanning-tree show version 儲存設定 : copy runningconfig startup-config 清除設定 : erase nvram 設定 ip 位址設定 ip default-gateway 設定 interface 的多工模式 mac-address-table static 查看 MAC 位址列表設定 interface MAC 址位的最大數 show vlan show cdp 14

15 顯示 interfaces 相關設定要查看 interface 的相關設定, 可以使用 show interfaces 指令 S3524#show interfaces VLAN1 is up, line protocol is up (MAC 位址 ) Hardware is CPU Interface, address is a340 (bia a340) Internet address is /24 (IP 位址 ) MTU 1500 bytes, BW Kbit, DLY 1000 usec, reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 Encapsulation ARPA, loopback not set ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00 Last input 00:00:00, output 00:00:00, output hang never Last clearing of "show interface" counters never Queueing strategy: fifo ( 佇列管理機制 ) Output queue 0/40, 0 drops; input queue 0/75, 0 drops 5 minute input rate bits/sec, 10 packets/sec 5 minute output rate 1000 bits/sec, 2 packets/sec packets input, bytes, 0 no buffer Received broadcasts, 0 runts, giants, 0 throttles 0 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, ignored --More-- ( 錯誤報告 ) 15

16 查看 Spanning Tree Protocol 的資訊 S3524#show spanning-tree Spanning tree 1 is executing the IEEE compatible Spanning Tree protocol Bridge Identifier has priority 32768, address a340 Configured hello time 2, max age 20, forward delay 15 Current root has priority 32768, address Root port is 48, cost of root path is 8 Topology change flag not set, detected flag not set, changes 6533 Times: hold 1, topology change 35, notification 2 hello 2, max age 20, forward delay 15 Timers: hello 0, topology change 0, notification 0 Interface Fa0/1 (port 13) in Spanning tree 1 is FORWARDING Port path cost 19, Port priority 128 Designated root has priority 32768, address Designated bridge has priority 32768, address a340 Designated port is 13, path cost 8 Timers: message age 0, forward delay 0, hold 0 BPDU: sent , received 0 --More-- 16

17 關閉 Spanning tree 功能 S3524(config)#no spanning-tree? forward-time Set a Spanning Tree FORWARD Interval hello-time Set a Spanning Tree HELLO Interval max-age Set a Spanning Tree MAX AGE Interval priority Set a Spanning Tree Priority protocol Spanning tree protocol type uplinkfast Enable UplinkFast Feature vlan VLAN Switch Spanning Trees <cr> S3524(config)#no spanning-tree 17

18 顯示系統相關訊息 S3524#show version Cisco Internetwork Operating System Software IOS (tm) C3500XL Software (C3500XL-C3H2S-M), Version 12.0(5.2)XU, ROM: Bootstrap program is C3500XL boot loader S3524 uptime is 35 weeks, 4 days, 55 minutes System returned to ROM by power-on System image file is "flash:c3500xl-c3h2s-mz xu.bin" cisco WS-C3524-XL (PowerPC403) processor (revision 0x01) with 8192K/1024K bytes of memory. 24 FastEthernet/IEEE interface(s). Configuration register is 0xF 18

19 清除交換器設定想要清除交換器的設定時, 只要使用 erase nvram 指令刪除開機設定檔 (startup-config), 重新載入或開機即可 S3524#erase? flash: Filesystem to be erased nvram: Filesystem to be erased startup-config Erase contents of configuration memory S3524#erase nvram Erasing the nvram filesystem will remove all files! Continue? [confirm] 接下來就會進行檔案刪除的動作了, 所以執行時要特別注意! 19

20 設定介面 (interface) 的 IP 位址基本上交換器是一種 plug-and-play 的裝置, 也就是不需任何設定即可直接使用但如果有足夠的 IP, 有時為了方便管理起見, 可為交換器設定一個 IP 位址 S3524#configure terminal Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. S3524(config)#interface VLAN1 S3524(config-if)# ip address Cisco Catalyst switch 預設的管理 interface 是在 vlan1( 一定會有這個 vlan), 所以想設定交換器的 IP 位址可直接設定 vlan1 格式 : ip address {ip address} {mask} 20

21 設定預設閘道為交換器設定 IP 位址後, 還要設定預設閘道這樣才能利用遠端登入進行設定 S3524#configure terminal Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. S3524(config)#ip default-gateway 格式 : ip default-gateway {ip address} 要允許遠端登入別忘了將設定 enable password 並將 telnet 功能打開喔! 部份範例如下 : enable password xxxx line vty 0 4 password xxxx login 21

22 設定介面的多工模式以高速乙太網路卡為例,interface 的傳輸模定可設為半雙工 (falf-duplex) 全雙工 (full-duplex) 以及自動 (auto) 由於現在乙太網路卡的相容性一般來說都不錯, 所以直接使用預設值 (auto) 即可, 使用者也可自行設定 S3524(config)#interface FastEthernet 0/1 S3524(config-if)#duplex? auto Enable AUTO duplex configuration full Force full duplex operation half Force half-duplex operation S3524(config-if)#duplex auto 22

23 查看 MAC 位址列表 S3524#show mac-address-table Dynamic Address Count: 118 Secure Address Count: 0 Static Address (User-defined) Count: 0 System Self Address Count: 49 Total MAC addresses: 167 Maximum MAC addresses: 8192 Non-static Address Table: Destination Address Address Type VLAN Destination Port e289.8f14 Dynamic 1 GigabitEthernet0/ e.86a9 Dynamic 1 GigabitEthernet0/ Dynamic 1 GigabitEthernet0/ e6b2.66e5 Dynamic 1 GigabitEthernet0/2 23

24 設定靜態 MAC 位址表 mac-address-table 指令可以讓我們設定靜態的 MAC 位址對映表, 確保只有特定的設備才能連上指定的 port S3524#configure terminal Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z. S3524(config)#mac-address-table static 000a ? FastEthernet FastEthernet IEEE GigabitEthernet GigabitEthernet IEEE 802.3z S3524(config)#mac-address-table static 000a FastEthernet0/5 執行後可以使用 show mac-address-table static 指令觀察設定結果 S3524#show mac-address-table static Static Address Table: Destination Address VLAN Input Port Output Ports a Fa0/1 1 Fa0/2 24

25 Configuring Port Security Switch(config)#interface e0/4 Switch(config-if)#port secure Switch(config-if)#port secure max-mac-count 1 指令 : port secure [max-mac-count count] 25

26 查看 Switch 的 MAC 位址表 Switch#show mac-address-table Number of permanent addresses : 0 Number of restricted static addresses : 0 Number of dynamic addresses : 3 Address Dest Interface Type Source Interface List B3A.8DB5 Ethernet 0/2 Dynamic All 00E0.1E60.9BC5 Ethernet 0/1 Dynamic All 0050.F036.C300 FastEthernet 1 Dynamic All Switch# Configures an interface to be a secured port Define a maximum number of mac addresses allowed in the address table for this port Count can be from 1 to 132 Default is

27 顯示虛擬區域網路 (VLNA) 設定 S3524#show vlan id 1 VLAN Name Status Ports default active Fa0/1, Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4, Fa0/5, Fa0/6, Fa0/7, Fa0/8, Fa0/9, Fa0/10, Fa0/11, Fa0/12, Fa0/13, Fa0/14, Fa0/15, Fa0/16, Fa0/17, Fa0/18, Fa0/19, Fa0/20, Fa0/21, Fa0/22, Fa0/23, Fa0/24, Gi0/1, Gi0/2 VLAN Type SAID MTU Parent RingNo BridgeNo Stp BrdgMode Trans1 Trans enet 執行 show vlan id 1 的結果和 show vlan name default 基本上是相同的 27

28 查看 CDP 的相關訊息 CDP 是 Cisco 所研發的一種探測鄰居設備的通訊協定, 可以用來查看有無其它 Cisco 網路設備 ( 僅有 Cisco 的網路硬體設備產品可以使用 ) Disabling CDP: 可使用 no cdp run 指令關閉 S3524#show cdp Global CDP information: Sending CDP packets every 60 seconds Sending a holdtime value of 180 seconds Sending CDPv2 advertisements is enabled S3524#show cdp neig ( 每 60 秒廣播一次 )! 查看其它相連的設備 S3524#show cdp neighbors Capability Codes: R - Router, T - Trans Bridge, B - Source Route Bridge S - Switch, H - Host, I - IGMP, r - Repeater Device ID Local Intrfce Holdtme Capability Platform Port ID S3548 Gig 0/2 162 T S WS-C3548-XGig 0/2 附近有一台 Cisco 3548 交換器 28

29 查看指令執行的歷史紀錄 Switch#show history ena conf term show spantree show cdp show cdp neighbors sohw cdp interface show vlan show interface show history 29

30 Loop 的實驗將 Spanning tree 關掉, 觀察網路的狀況 30

mppp-ddr.pdf

mppp-ddr.pdf DDR 多链路 PPP - 基本配置和验证目录简介开始使用前规则先决条件使用的组件多链路 PPP 干什么配置多链路 PPP 命令传统 DDR 拨号原型 (Dialer Profile) 验证 MPPP 操作相关信息简介多链路 PPP ( 也指 MP MPPP MLP 或多链路 ) 提