background image

 

LOKALNE SIECI 

KOMPUTEROWE

 Współpraca sieci LAN - urządzenia pośredniczące. 
        Rola routerów i przełączników.
 Sieci typu VLAN.

background image

 

MD – Mediation Devices or Connecting Devices  
           (repeater, bridge, …)

heterogeneous MD

Token Ring

Ethernet

Ethernet

homogeneous MD

MD

MD

LAN interconnection

background image

 

LAN interconnection by analog telephone lines 

LAN 1

Modem

Modem

LAN 2

Analog 

telephone line

NT 2

NT 1

LAN A

A 1

NT 1

NT 2

LAN B

A 1

LAN C

A 1

NT 2

NT 1

LAN D

A 1

NT 2

NT 1

ISDN

S

T

U

U

U

U

S

T

T

S

T

S

LAN interconnection by N-ISDN

background image

 

LAN interconnection by B-ISDN (ATM) 

N – ATM Node (switch)
NT1 – Network 
Termination  

LAN A

N

N

N

N

NNI

NNI

NNI

NNI

NNI

NT1

NT1

NT1

NT1

UNI

UNI

UNI

UNI

LAN B

LAN C

LAN D

background image

 

Connecting devices

Networking

Devices

Internetworking

Devices

Hub/Repeater

Bridge/

Switch L2

Router/

Switch L3

Gateway

background image

 

Connection Devices

Router/Switch

background image

 

•  

Repeater is a low-level devices that amplify or regenerate 

weak signals

•  Repeater is used to join network segments together 
    to increase the total length of the network
•  Act at the physical layer and allow all traffic to cross LAN 

segments

What is a Repeater ?

Repeater 

(HUB)

background image

 

REPEATER

S

background image

 

•  Hub is a repeater with fault detection functionality

•  It connects nodes (stations/computers) to LAN 

(Ethernet) in star topology 

What is a Hub?

  Two pairs (emission and reception)
  Node (station, computer, server,…)
  RJ-45 jack

Hub (10 BASE T)

Node
(host)

Nod

e

(hos

t
)

Hub

background image

 

•  It connects LAN (segment) to another LAN 

(segment)

    that uses the same protocol (for example, Ethernet 

or Token Ring)

•  A bridge works at the data-link level of a network, 
     copying a data frame from one network to the next 

network 

     along the communications path.

•  Bridges can make minor changes to the frame 

before forwarding it

     (such as adding and deleting some fields from the 

frame header)

What is a Bridge ?

Bridge

background image

 

BRIDGES

 Simple Bridge (Connects two LANs)
 Multiport Bridge (Connects more than two LANs)
 Transparent Bridge (learn the Forwarding Table)

 

 Spanning Tree Bridges (guarantee no loops)

background image

 

Bridges

 -  

Bridges are 

intermediate systems
    (Data Link Layer)
 - Operate on Ethernet 
frames, 
   examining MAC 
addresses
   and selectively 
forwarding frame
   based on its destination
 - Bridge isolates 

collision 

domains

   since it buffers frames.   

background image

 

Repeater vs. Bridge connection

background image

 

Bridge interconnecting two identical LANs

Bridge interconnecting two dissimilar LANs

background image

 

A data frame moves 

from a CSMA/CD LAN to a Token Ring LAN

background image

 

BRIDGES

background image

 

SIMPLE BRIDGE

MULTIPORT BRIDGE

background image

 

Connection LANs by Bridges

background image

 

INTERNETWORKING

Remote bridges

 can be used to interconnect distant LANs.

Point-to-point line

Remote bridge

LAN C

LAN B

LAN A

background image

 

Two LANs interconnetion by Frame Relay network

with use remote bridge

background image

 

•  

A network device that selects a path or circuit

    for sending a unit of data to its next destination.
•  A network device processing packets at layer 2 and 3
    – Layer 2 Switch:
        • Switches frames at the Data Link Layer
        • Uses MAC addresses to determine where frames will be 

sended.

     – Layer 3 Switch:
        • Switches packets at the Network Layer 
        • Uses IP addresses to determine where packets will be 

sended.

What is a Switch?

 

Switch seperates collision domains

Switch

background image

 

Collisi

on

Domai

n

Switch

Switch

Coolision Domains 

– LAN with collision detection 

Broadcating Domain

  

– max.  size of the network, in which frame can be transmit

LAN Switch 

 Multiport switching devices

 Distribute broadcating domain into collision domains

Collisi

on

Domai

n

Collisi

on

Domai

n

Collisi

on

Domai

n

Collisi

on

Domai

n

Collisi

on

Domai

n

Fast Link

background image

 

Hub sending a packet form F to C  Switch sending a packet from F to C

 

Switch sending a frame from F 
to a broadcast address 

With multicast filtering.
The multicast traffic form F
is only forwarded to selected interfaces.
In this case, only E and H.

Hub vs. Switch functionality

background image

 

Cut-through vs. Store-and-Forward Switching 

DA

SA

PAYLOAD

CRC

incoming
  frame

DA

SA

PAYLOAD

CRC

DA

SA

PAYLOAD

CRC

  outgoing
    frame

48 bit Destination Address + Switching Delay
                 ~30us at 10 Mbit/s

Frame Length + Store-and-Forward Delay
                ~ 2ms at 10 Mbit/s

    outgoing
      frame 

Frame Switching 

Three methods of switching:
 - Cut –Through (C-T),
 - Store-and-Forward (S-F),
 - Inteligent (IS) – hybrid uses C-T or S-F switching. 

background image

 

Workstations connected to a shared segment of a LAN

background image

 

Workstations connected to a dedicated segment of a LAN

background image

 

Switch functionality 

(simultaneous access to each server)

background image

 

•  Routers determine the next network point
     to which a packet should be forwarded
     on the way to its final destination

•  Routers use the Network Layer Protocol Information 
     within each packet to "route" it from one destination or 

LAN to another.

     This means that a router must be able to recognize all 

the different devices

     that may be used on the networks it is linking together

•  Routers communicate with one another
    to determine the best route through the complex 

connections of many LANs 

     to increase speed and cut down on network traffic

What is a Router?

Router

background image

 

ROUTER

 

LAN A                             

 LAN B

 

LAN 

C

LANs interconnection by Bridge and Router 

background image

 

ROUTERS

background image

 

Interconnection between LANs and WANs

background image

 

Switch vs. Router connection

background image

 

TRANSPORT GATEWAYS AND GATEWAYS

 TRANSPORT GATEWAYS

– Operate at Transport Layer
– Connect two or more station 

    that use different connection-oriented transport layer 

protocols

 GATEWAYS

– Operate at Application Layer
– Translate one format into another 

background image

 

Sieci typu VLAN

(Virtual LAN)

background image

 

Why VLAN ?

S

a

le

s

M

a

rk

e

ti

n

g

E

n

g

in

e

e

ri

n

g

background image

 

What is VLAN?

Virtual LAN (VLAN) is a group of devices that can be located anywhere on a network,

         but which communicate as if they are on the same physical segment.

With VLANs, we can easily segment your network logically without being restricted

         by physical connection 

background image

 

 VLANs ease network changes
        It 

allow you to group devices as if they are connected by 

physical connections.

         You do not need to do anyre-cabling.

 VLANs enhance network security

         Devices within each VLAN can only communicate with 

other devices

          on the same VLAN.

 

 VLANs help control traffic
        

Increases efficiency by separating traffic from different 

groups to prevent

         wasting unwanted broadcast/multicast packets.

Benefits of a VLAN

background image

 

Virtual LANs

   

VLANs are a logically-independent LANs (which co-exist on 

a switch).

      It consists of a number of station (computers) that behave 

as if they are

      in the same collision domain. 
   One of the biggest advantages of VLANs
      - physically moving a computer to another location:
        it can stay on the same VLAN without the need for any 

hardware reconfig.

   IEEE 802.1Q is the major protocol for the VLAN. 
      (Several other proprietary protocols such as Cisco's ISL and 

3Com VLT exist) 

   Nowadays VLAN configuration tends to reducing the size
       of the broadcast domain at the MAC layer. 
   Virtual LANs operate at layer 2. 
      However, administrators often configure a VLAN to map 

directly

      to an IP network or subnet - involving to layer 3.

A Layer-2 VLANs can be implemented in three ways:

   - Open VLANs (use a single MAC address database for all VLANs)
   - Closed VLANs (use a separate MAC address database for each VLAN)
   - Mixed-Mode VLANs (can be configured as Open or Closed on a VLAN basis)

background image

 

VLAN - Virtual LAN

LAN  VLAN

  Keep the advantages of Layer 2 interconnection
      (addresses, topology - Spanning Tree, switching)
  Enhance with functionalities of Layer 3
      (spanning large distances, traffic filtering)
  Limit broadcast domains
  Security (separate sub-networks)
  VLANs build on bridges or switches

background image

 

explicit & implicit VLAN ID mechanisms

explicit

implicit

 tag 

 headers

MAC

address

switch

port

protocol

type

IP

subnet

Virtual LANs

VLAN can be configured in various ways:

Two methods of establishing a VLAN: 

  Frame-tagging

     It changes the information contained within the layer-2 frame,
     so that switches may forward the VLAN traffic to its correct VLAN 

destination

     and return the frame to its normal format. 

  Frame-filtering

     Frame-filtering involves the switch looking for certain criteria in 

the layer-2 frame

     and using this matching system to forward the traffic to its 

correct VLAN and destination. 

background image

 

Virtual LANs

VLAN Red

 

= Ports 1,2,7,8

VLAN Blue

 

= Ports 3,4,5,6

A. VLAN based on ports
       (called port-grouped 

VLAN)

140.113.200.xxx

1

2

3

4

8

7

6

5

Layer 3

switch

140.113.200.xxx

140.113.200.xxx

140.113.200.xxx

140.113.225.xxx

140.113.225.xxx

140.113.225.xxx

140.113.225.xxx

B. VLAN based on IP subnet

VLAN Red

  

- Subnet 140.113.200.xxx

VLAN Blue

  

- Subnet 140.113.225.xxx

1

2

3

4

8

7

6

5

Layer 2
Switch

background image

 

Virtual LANs

   

In a switched network, it is difficult to determine the broadcast domain.

   A station may belong to the same or multiple broadcast domain. 
   We have to examine configuration files in a VLAN environment to determine
      the boundaries of the broadcast domain.

Switched Network

Broadcast Domain 2

Broadcast Domain 1

background image

 

  

Although  VLANs

 

A

 

and

 

B

 

are in the same switch,

 

     

traffic from VLAN

 

A

(

B

)

 

cannot pass directly to VLAN

 

B

(

A

) within the switch. 

  

Two VLANs will become one large VLAN if a bridge is used to connect them.

  Layer 3 internetworking devices must be used to connect these two VLANs

.

Virtual LANs

VLAN A

VLAN B

Bridge

background image

 

According to IEEE definition, VLAN is a group of devices
participating in the same Layer 2 domain. All devices in the  
domain can communicate with each other without needing to 
go through a router. 
  Layer 2 switching VLANs
     It is based on source / destination MAC address.
  Layer 3 switching VLANs
     It is based on both source / destination MAC addresses
     and source / destination IP addresses - Multi-Layer 
Switching (MLS)
  Layer 4 switching VLANs
     It is based on Layer 3 criteria and Layer 4 source / 
destination port values.

Virtual LANs

background image

 

IEEE 802.1Q VLAN Model

Mapping

Redistribution

/resolution

Configuration

Management

information base

VLAN mapping

protocol

request/response

Explicit tagging

Implicit tagging

   special config files in station

   specialised config server

   use of distribution protocol

   frames associated with VLAN

   associations distributed to all

   VLAN Mapping Protocol (VLMP)

   implicit tagging by frame content

   explicit tagging adds new header

background image

 

IEEE 802.1Q VLAN Frame

Since there are various approaches to create VLANs,
administrators must be carefully handle multi-vendor VLAN. 
Due to this deficiency, IEEE develop a vendor-independent method in 802.1Q
to create interoperable VLANs.

802.1Q Frame over Ethernet

TPID -  8 bits, Tag Protocol Identifier (802.1Q Tag Type which is 
set to 0x8100)
PRI

- 3 bits, User Priority Field

 

(8 priorities are defined in 

802.1p)
CFI         - 1 bit, Canonical Format Indicator
                            (indicates presence of a Routing Information 
Field)
VID         - 12 bits, VLAN Identifier (identifies the VLAN) 

DA

SA

Tag Len/Type Data

FCS

TPID

PRI

VID

C

F

I

background image

 

Switch connecting three LANs

Switch using VLAN software

VLAN architectures

background image

 

Two switches in a backbone using VLAN

VLAN architectures

background image

 

Single-switch VLAN architecture

Computers can be assigned to VLANs in four ways:

 - Port-based VLANs assign computers according to the VLAN switch port
   to which they are attached (layer 1)
 - MAC-based VLANs assign computers according to each computer’s 
   data link layer address (layer 2)
 - IP-based VLANs assign computers using their IP-address (layer 3)

background image

 

Multi-switch VLAN architecture

background image

 


Document Outline