Báo cáo bài đọc interconnection networks

Giới thiệu Mục tiêu của phụ lục này là để cung cấp cho các kiến trúc mạng máy tính một cái nhìn tổng quan về các vấn đề mạng và các giải pháp.. • Đánh giá lưu lượng đường truyền, tính to

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

KHOA SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN HỒNG QUANG Học viên thực hiện : DƯƠNG NGỌC VIỆT Lớp : 11 B SPKT

MSHV : CB 111450

BÁO CÁO BÀI ĐỌC

Interconnection Networks

I Giới thiệu

Mục tiêu của phụ lục này là để cung cấp cho các kiến trúc mạng máy tính một cái nhìn tổng quan về các vấn đề mạng và các giải pháp

• Kiến trúc mạng cơ bản hiện nay

• Đánh giá lưu lượng đường truyền, tính toán băng thông của hệ thống mạng

• Giới thiệu về đinh tuyến và các giải thuật chọn đường

• Hệ thống mạng mới

Ngoài ra giới thiệu và giải thích các khái niệm quan trọng và ý tưởng, trình bày

ý nghĩa kiến trúc công nghệ kết nối mạng, kỹ thuật, và cung cấp tài liệu tham khảo hữu ích mô tả chi tiết Nó cũng đưa ra một khuôn khổ chung để đánh giá tất cả các loại của các mạng kết nối

II Interconnection Network Domains

1 Hệ thống mạng được chia thành 4 nhóm chính:

i. On-chip networks (OCNs) :

Thiết kế để giảm vấn đề chậm trễ của hệ thống mạng lớn

ii. System/storage area networks (SANs)

Hệ thống kết nối các siêu máy tính ở phạm vi nhỏ

SAN tiêu chuẩn phổ biến được giới thiệu vào cuối năm 2000,

hỗ trợ hệ thống và lưu trữ I / O liên kết nối lên đến 120 Gbps khoảng cách 300 m

iii. Local area networks(LANs)

Đây là mạng kết nối hàng trăm máy tính, ở phạm vi nhỏ Về mặt lý thuyết tiêu chuẩn là 10Gb khoảng cách lên đến 40 km

iv. WANs

Mạng Diện Rộng được gọi là mạng lưới đường dài, WAN kết nối

hệ thống máy tính phân phối trên toàn cầu WAN kết nối hàng triệu máy tính trên khoảng cách quy mô hàng ngàn cây số Mạng ATM là một ví dụ của một mạng WAN

v. Interconnecting Two Devices

Quá trình kết nối 2 thiết bị được mô tả qua cách gửi các gói tin Một gói tin sẽ được truyền từ máy A sang máy B Với khuôn dạng của gói tin như sau:

• Header :

Khai báo cổng đích (Destination port )

Số hiệu gói tin (Message ID) Trình tự ( Sequence number ) Kiểu gói tin ( Type )

• Dư liệu (Data )

• Kiểm tra lỗi ( Checksum )

vi. Basic Network Structure and Functions: Media and Form Factor, Packet Transport, Flow Control, and Error Handling:

Chức năng và cấu trúc cơ bản là: Truyền thông, vận chuyển gói tin, điều khiển luồng, xử lý lỗi

vii. Characterizing Performance: Latency and Effective:

Hiệu xuất của hệ thống mạng được tính dựa trên : độ trễ và băng thông đường truyền:

1. Bandwidth ( Băng thông )

2. Time of flight ( Thời gian gửi )

3. Transmission time ( Thời gian truyền )

4. Transport latency ( Độ trễ )

5. Sending overhead ( Gửi gới tin )

6. Receiving overhead ( Nhận gói tin )

Băng thông đương truyền được tính theo CT :

on time) Transmissi

ad, max(Overhe

size Packet

* 2 bandwidth

viii. Connecting More than Two Devices (Kết nối mạng nhiều hơn 2 thiết bị )

Additional Network Structure and Functions:

Topology,Routing, Arbitration, and Switching ( Thêm vào chức

năng và cấu trúc: Đồ hình mạng, bộ định tuyến, bộ trọng tải, bộ chuyển mạch )

1. Network Topology ( Đồ hình mạng )

2. Network Routing, Arbitration, and Switching ( Định tuyến mạng, Lưu lượng tải, chuyển mạch )

1 Routing: Các thuật toán định tuyến xác định đường

dẫn mạng, hoặc đường dẫn, được phép cho mỗi gói tin Các thuật toán định tuyến cung cấp đường dẫn ngắn nhất đến tất cả các gói tin như vậy

để giảm thiểu tranh chấp trên đương truyền

2 Arbitration: Ở cấp độ chuyển đổi, kết hợp của các

cổng đầu ra và các gói tin ở đầu vào, chuyển đổi

cổng yêu cầu các cổng đầu ra Khi tất cả các yêu cầu không thể được cấp đồng thời,

để giải quyết xung đột Điều này

có thể xảy ra ở các gói tin trong hàng đợi ngắn hơn, giải quyết được vấn đề trễ các gói tin

3 Switching: Kỹ thuật chuyển mạch sử dụng băng

thông mạng có sẵn và giảm mức tối thiểu

độ trễ Các kết nối tại mỗi host học các topo mạng

và đến đích ngắn nhất, dành toàn bộ băng thông cho nó

3. Switch Microarchitecture(Bộ xử lý chuyển mạch )

1 Basic Switch Microarchitecture

2 Pipelining the Switch Microarchitecture ( Xử lý xung đột của bộ chuyển mạch ):

Hiệu suất chuyển mạch được tăng lên nhờ Pipelining giải quyết vấn đề trễ trong quá trình chuyển mạch

3 Other Switch Microarchitecture Enhancements ( Các cải tiến khác )

4. Practical Issues for Commercial Interconnection

Networks ( Các vấn đề về kết nối thương mại hiện nay )

1 Connectivity ( đặc tính kết nối )

2 Fault Tolerance( khả năng chịu lỗi )

3 On-Chip Network: Cell Broadband Engine’s Element Interconnect ( Bộ vi xử lý điều khiển di

động kết nối băng thông rộng)

4 System Area Network: IBM Blue Gene/L 3D

Torus Network ( Hệ thống chip xử lý IBM )

5 System/Storage Area Network: InfiniBand

5. Ethernet: The Local Area Network

Ethernet đã được rất nhiều thành công như một mạng LAN từ các Mbit 10 / giây, tiêu chuẩn được đề xuất vào năm 1978 sử dụng thực tế ở khắp mọi nơi.Ngày nay 10 Gbit / giây tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi

Tiêu chuẩn IEEE 802.3, là một mạng chuyển mạch gói Chủ yếu CAT5E dây đồng, cáp quang dành cho khoảng cách xa hơn và băng thông cao hơn Chuẩn mạng không dây (802.11) được sử dụng khắp nơi

6. Wide Area Network: ATM

Asynchronous Transfer Mode (ATM) mạng phát triển cho ngành công nghiệp viễn thông Các tiêu chuẩn viễn thông có khả năng mở rộng băng thông được xây

dựng Nó bắt đầu 155 Mbits / giây, phát triển tới 4 đến

620 Mbits / giây, 2480 Mbits / giây

7. Internetworking ( Liên mạng hay còn gọi là mạng

internet )

Hệ thống mạng được quy chuẩn hóa do ISO cung cấp hay còn gọi là chuẩn của các chuẩn Đó chính là mô hình OSI Nó bao gồm 7 tầng :

1 Tầng vật lý

2 Tầng liên kết dư liệu

3 Tầng mạng

4 Tầng vaanj chuyển

5 Tầng giao dịch

6 Tầng trình bày

7 Tầng ứng dụng

ix. Crosscutting Issues for Interconnection Networks ( Các vấn đề kết nối mạng )

1. Density-Optimized Processors versus SPEC-Optimized Processors ( tối ưu hóa bộ xử lý SPEC )

2. Smart Switches versus Smart Interface Cards ( Thiết bị chuyển mạch thông minh )

3. Protection and User Access to the Network ( Bảo vệ người dùng truy cập mạng )

x. Fallacy and pitfal ( Các vấn đề sai lầm)

1. The interconnection network is very fast and does not need to be improved ( Hệ thống mạng đã rất tốt không cần cải tiến )

2. Not providing sufficient reception link bandwidth, which causes the network end nodes to become even more of a bottleneck to performance.( Băng thông hạn chế tạo thành các hệ thống thắt cổ trai gay nghẽn mạng )

III Concluding Remarks ( Kết luận )

Tài liệu này nói về quá trình phát triển hệ thống mạng Đặc tả các mô hình mạng lớn nhỏ Các thiết bị kết nối mạng (hay còn gọi là thiết bị tương kết mạng) Với sự ra đời của bộ vi xử lý đa lõi và sự tiến bộ của công nghệ trong tương lai của mạng Internet

Các thuật toán tìm đường tối ưu đưa vào các bộ CHIP xử lý có tốc độ tính toán nhanh để giải quyết các vấn đề băng thông, giảm tải lưu lượng đường truyền và giải quyết các xung đột, tắc nghẽn trên đường truyền

Em thấy rằng môn học Kiến trúc máy tính tiên tiến có rất nhiều phần liên quan đến chuyên nghành Quản trị mạng của em đang công tác tại trường, trong đó có phần nói về Pipelining

Về phần Pipelining liên quan rất nhiều môn đến môn học Mạng máy tính

mà em đang giảng dạy Trọng tâm nó giải quyết các bài toán xung đột các gói tin gây tắc nghẽn đường truyền ( với hiện tượng thắt cổ trai ở các Node mạng

là các thiết bị như Router, switching ) đối với hệ thống mạng lớn