Last Lecture: Potpourri - Lecture Slides | CSE 123, Study notes of Computer Systems Networking and Telecommunications

Download Last Lecture: Potpourri - Lecture Slides | CSE 123 and more Study notes Computer Systems Networking and Telecommunications in PDF only on Docsity! C S E 1 23 b C S E 1 23 b G ra du at e N et w or ki ng G ra du at e N et w or ki ng S pr in g 20 03 S pr in g 20 03 La st L ec tu re : P ot po ur ri La st L ec tu re : P ot po ur ri St ef an S av ag e St ef an S av ag e Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es Fi na l Fi na l C he ck S tu de nt lin k to b e su re , b ut I be lie ve th at it s Ju ne 1 1t h 3- 6p m in th is ro om . C lo se d bo ok Yo u ca n br in g on 8 .5 x1 1 sh ee t o f p ap er a nd y ou ca n do ju st a bo ut a ny th in g to th at p ie ce o f p ap er yo u w an t ( i.e . w rit e on b ot h si de s, p rin t o n it, e tc ) ◆ Y ou c an ’t ta pe y ou r t ex tb oo k to th e sh ee t o f p ap er th ou gh ◆ O r y ou r l ap to p Sa m e st yl e as m id te rm ◆ FY I: Y ou m ay b e as ke d qu es tio ns a bo ut p ro je ct Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es IP S E C IP S E C Se cu rit y at lo w es t l ay er : I P Fr am ew or k fo r s ec ur ity ◆ S el ec t d iff er en t e nc ry pt io n al go rit hm s, s ec ur ity p ro to co ls ◆ S el ec t s ec ur ity s er vi ce s (e .g ., in te gr ity , a ut he nt ic at io n, e tc .) ◆ S el ec t g ra nu la rit y (e .g ., co nn ec tio n, a ll en d- po in t f lo w s) Tw o pa rt s ◆ A ut he nt ic at io n H ea de r ( A H ) » A cc es s co nt ro l, in te gr ity , a ut he nt ic at io n, a nt i-r ep la y ◆ E nc ap su la tin g S ec ur ity P ay lo ad (E S P ) » C on fid en tia lit y in a dd iti on to a bo ve » R el ie s up on a n en cr yp tio n al go rit hm Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es IP S E C ( 2) IP S E C ( 2) Se cu rit y A ss oc ia tio n (S A ) b in ds A H a nd E SP ◆ Th e “a ss oc ia tio n” d ef in es a s et o f s ec ur ity s er vi ce s be tw ee n en d- po in ts (s ec ur ity g at ew ay s) ◆ S im pl ex – on ly d ef in ed fo r a s in gl e di re ct io n » N ee d tw o fo r b ot h di re ct io ns o f a c on ne ct io n N eg ot ia tio n ◆ In te rn et S ec ur ity A ss oc ia tio n an d K ey M an ag em en t ( IS A K M P ) » P ro ce du re s an d fo rm at s to e st ab lis h, n eg ot ia te , m od ify , de le te s ec ur ity a ss oc ia tio ns » A ga in , a fr am ew or k ◆ In te rn et K ey E xc ha ng e (IK E ) » S pe ci fic p ro to co l f or e xc ha ng in g ke ys Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es IP v6 IP v6 O rig in al ly m ot iv at ed b y cr is is in IP a dd re ss s pa ce ◆ 32 b its n ot e no ug h if ev er yt hi ng g et s an IP a dd re ss ◆ S ub ne tti ng an d C ID R h el pe d al ot , b ut n ot a lo ng -te rm s ol ut io n (m ob ile p ho ne s) So lu tio n: In cr ea se th e si ze o f I P ad dr es se s ◆ O rig in al ly to 6 4, th en to 1 28 b its ◆ R eq ui re s ch an ge s to IP h ea de r If w e’ re g oi ng to c ha ng e th e he ad er , m ig ht a s w el l ch an ge o th er a sp ec ts o f I P R ul e of th um b: IP v6 = IP v4 + b ig a dd re ss es + IP SE C , M ob ile IP + D H C P + A R P + im pr ov em en ts to th es e Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es A ct iv e N et w or ks A ct iv e N et w or ks Pr ob le m : H ow c an w e ch an ge th e ne tw or k w ith ou t re pl ac in g th e ne tw or k? ◆ R ou tin g al go rit hm s (m ul tic as t), q ue ue in g di sc ip lin es (W FQ , R E D ), m ob ilit y, m ea su re m en t, et c. A pp ro ac h: A ct iv e N et w or ks ◆ M ak e ro ut er s pr og ra m m ab le ◆ E xa m pl e: » P ac ke ts c ar ry p ro gr am s or p oi nt er s to p ro gr am s\ » P ro gr am s ex ec ut ed o n ar riv al o f p ac ke ts ◆ N ee d pl at fo rm , e xe cu tio n en vi ro nm en t, re so ur ce c on tro l, se cu rit y, s to ra ge , e tc . – es se nt ia lly , a w ho le n ew O S ◆ M an y di ffe re nt in ca rn at io ns , s om e sm al l t es tb ed s ◆ C on tro ve rs ia l ( se cu rit y, m an ag em en t, ov er he ad ) ◆ A p oi nt in th e de si gn s pa ce o f n on -“c lie nt /s er ve r” m od el s Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es S en so r N et w or ks S en so r N et w or ks Sc en ar io ◆ H un dr ed s or th ou sa nd s of lo w -p ow er ed w ire le ss s en so rs di st rib ut ed h ap ha za rd ly o ve r a n ar ea ◆ A pp lic at io ns to e nv iro nm en ta l m on ito rin g, o bj ec t t ra ck in g, e tc . R es ea rc h pr ob le m s ◆ H ow to c om m un ic at e in fo rm at io n th ro ug h ne tw or k ef fic ie nt ly an d w ith lo w er o ve ra ll po w er (a pp lic at io n- sp ec ifi c m ul tih op ) ◆ H ow to lo ca te n od es a nd p ro vi de ti m e sy nc a m on g th em ◆ H ow to w rit e an a pp lic at io n fo r s uc h a ne tw or k Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es N et w or k M ea su re m en t N et w or k M ea su re m en t Th e In te rn et is a n ar tif ac t o f s uf fic ie nt c om pl ex ity th at w e do n’ t u nd er st an d it ◆ D iff ic ul t t o m ea su re m an y th in gs d ire ct ly -> in fe re nc e ◆ To o bi g to m ea su re a ll of it ◆ N o su ch th in g as “t yp ic al ” ( sa m pl in g di ffi cu lt) ◆ C on st an tly c ha ng in g A w ho le c om m un ity fo cu se d on th es e pr ob le m s ◆ P ac ke t c ha ra ct er is tic s: a pp lic at io n us ag e; d yn am ic b eh av io r o f ex is tin g pr ot oc ol s; ◆ P at h ch ar ac te ris tic s: d el ay , l os s ra te , q ue ui ng , b an dw id th [e nd -to -e nd vs ho p- by -h op ] ◆ N et w or k to po lo gy : c on ne ct io ns b et w ee n ro ut er s, b et w ee n IS P s; gr ap h an al ys is o f I nt er ne t t op ol og ie s B ig c ha lle ng e: n o su pp or t f or m ea su re m en t Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es S im pl e ex am pl e: S im pl e ex am pl e: D ed uc in g on e D ed uc in g on e -- w ay lo ss r at e w ay lo ss r at e S en d TC P d at a pa ck et s to re m ot e ho st W ha t w e kn ow ◆ N um be r o f d at a pa ck et s se nt ◆ N um be r o f a ck no w le dg m en ts re ce iv ed W ha t w e ne ed to k no w ◆ H ow m an y da ta p ac ke ts w er e re ce iv ed ? » E xt ra ct fr om A C K s; T C P is a re lia bl e pr ot oc ol ◆ H ow m an y ac kn ow le dg m en ts w er e se nt ? » A rra ng e th at o ne A C K s en t f or e ac h da ta p ac ke t Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es H ow T C P r ev ea ls p ac ke t lo ss H ow T C P r ev ea ls p ac ke t lo ss D at a pa ck et s or de re d by s eq ue nc e #’ s A C K p ac ke ts s pe ci fy n ex t s eq # ex pe ct ed N ot hi ng lo st A C K lo st D at a lo st 1 2 1 2 1 1 2 2 3 D at a A C K Time Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es Lo ss d ed uc ti on e xa m pl e Lo ss d ed uc ti on e xa m pl e Lo ss d ed uc tio n M ea su re m en t da ta S en t= 3 ac kR ec ei ve d = 1 da ta Lo st = 1 da ta R ec ei ve d, ac kS en t= 2 1 2 2 3 2 4 2 2 5 =1 - (d at aR ec ei ve d/ da ta S en t) = 33 % =1 - (a ck R ec ei ve d/ ac kS en t) = 50 % Lo ss da ta Lo ss ac k D at a A C K Time Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es W ha t a ro ut er d oe s: W ha t a ro ut er d oe s: th e no rm al c as e th e no rm al c as e R ec ei ve in co m in g pa ck et fr om li nk in pu t i nt er fa ce Lo ok up p ac ke t d es tin at io n in fo rw ar di ng ta bl e ◆ (d es tin at io n, o ut pu t p or t(s )) Va lid at e ch ec ks um , d ec re m en t t tl, u pd at e ch ec ks um B uf fe r p ac ke t i n in pu t q ue ue Se nd p ac ke t t o ou tp ut in te rf ac e (in te rf ac es ? M ca st ) B uf fe r p ac ke t i n ou tp ut q ue ue Se nd p ac ke t t o ou tp ut in te rf ac e lin k Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es W ha t a ro ut er lo ok s lik e? W ha t a ro ut er lo ok s lik e? C is co 2 50 0 Li nk sy s D E FS R 81 19 ” 8” C ap ac ity : < 10 M bp s C ap ac ity : < 10 M bp s 1. 75 ” Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es W ha t a ro ut er lo ok s lik e (2 ) W ha t a ro ut er lo ok s lik e (2 ) C is co G S R 1 24 16 Ju ni pe rM 16 0 6f t 6f t 1919 ”” 2f t 2f t C ap ac it y: C ap ac it y: 16 0G b/ s 16 0G b/ s P ow er : 4 .2 kW P ow er : 4 .2 kW 3f t 3f t 2. 5f t 2. 5f t 1919 ”” C ap ac it y: C ap ac it y: 80 G b/ s 80 G b/ s P ow er : 2 .6 kW P ow er : 2 .6 kW Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es Fu nc ti on al a rc hi te ct ur e Fu nc ti on al a rc hi te ct ur e R es er va tio n/ A dm is si on C on tr ol R ou tin g Pr ot oc ol s R ou tin g Ta bl e C la ss ifi ca tio n R ul es Fi re w al l Pa ck et C la ss ifi ca tio n Sw itc hi ng Fo rw ar di ng Ta bl e O ut pu t Sc he du lin g C on tr ol P la ne •C om pl ex •P er -c on tro l a ct io n •M ay b e sl ow D at a pl an e •S im pl e •P er -p ac ke t •M us t b e fa st Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es P ac ke t cl as si fi ca ti on P ac ke t cl as si fi ca ti on Fo rw ar di ng ◆ Lo ng es t p re fix m at ch o f d es tin at io n ag ai ns t f or w ar di ng ta bl e ◆ R et ur ns (o ut pu t p or t, N ex t-h op M A C h ea de r) tu pl e ◆ K ey is su e: fo rw ar di ng ta bl e gr ow th ◆ G eo rg e w ill ta lk a bo ut th is n ex t t im e Q oS ta gg in g ◆ C er ta in tr af fic ta gg ed w ith h ig he r p rio rit y ◆ P er fl ow (s rc ip , s rc po rt, d st ip , d st po rt) , p re s ou rc e or d es t pr ef ix , p er p ro to co l ( N ap st er , e tc … ) Fi re w al l r ul es ◆ B lo ck a cc es s to T C P p ac ke ts w ith d st po rt != 8 0 Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es In te rc on ne ct a rc hi te ct ur e In te rc on ne ct a rc hi te ct ur e In pu t & o ut pu t co nn ec te d vi a sw itc h fa br ic K in ds o f s w itc h fa br ic ◆ B us ◆ C ro ss ba r ◆ S ha re d M em or y H ow to d ea l w ith tr an si en t c on te nt io n? ◆ In pu t q ue ui ng ◆ O ut pu t q ue ui ng ◆ C om bi na tio n In pu t O ut pu t Sw itc h Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es T hi rd G en er at io n R ou te rs T hi rd G en er at io n R ou te rs M A C Li ne C ar d Fo rw ar di ng Ta bl e B uf fe rs C PU C ar d R ou tin g Ta bl e C PU M A C Li ne C ar d Fo rw ar di ng Ta bl e B uf fe rs Sw itc h Fa br ic •S ha re d in te rc on ne ct (u su al ly c ro ss ba r) •C en tr al iz ed s ch ed ul er •F ul l f or w ar di ng ta bl e in li ne c ar d •F ix ed c el ls (w hy ?) Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es O ut pu t qu eu in g O ut pu t qu eu in g O ut pu t i nt er fa ce s bu ffe r pa ck et s Pr o ◆ S im pl e al go rit hm s ◆ S in gl e co ng es tio n po in t C on ◆ N in pu ts m ay s en d to th e sa m e ou tp ut ◆ R eq ui re s sp ee du p of N In pu t O ut pu t Sw itc h Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es In pu t qu eu in g In pu t qu eu in g In pu t i nt er fa ce s bu ffe r pa ck et s Pr o ◆ S in gl e co ng es tio n po in t ◆ S im pl e to d es ig n al go rit hm s C on ◆ M us t i m pl em en t f lo w c on tro l ◆ Lo w u til iz at io n du e to H ea d- of -L in e (H oL ) B lo ck in g » U til il im ite d to 2 - 2^ .5 =5 8% In pu t O ut pu t Sw itc h Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es IQ + V ir tu al O ut pu t Q ue ui ng IQ + V ir tu al O ut pu t Q ue ui ng In pu t i nt er fa ce s bu ffe r pa ck et s in p er -o ut pu t vi rt ua l q ue ue s Pr o ◆ S ol ve s bl oc ki ng p ro bl em C on ◆ M or e re so ur ce s pe r p or t ◆ C om pl ex a rb ite r ◆ S til l l im ite d by in pu t/o ut pu t co nt en tio n (s ch ed ul er ). ◆ R R : 1 =1 /e = 6 3% In pu t O ut pu t Sw itc h Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es S w it ch s ch ed ul in g S w it ch s ch ed ul in g Pr ob le m ◆ M at ch in pu ts a nd o ut pu ts ◆ R es ol ve c on te nt io ns ◆ N o ou tp ut p ac ke t d ro ps ◆ M ax im iz e th ro ug hp ut ◆ D o it in c on st an t t im e… M an y al go rit hm s fo r u ni fo rm tr af fic a ss um pt io n ◆ E .g . T D M , M ax im um s iz e bi pa rti te m at ch ◆ A pp ro xi m at e an sw er s (e .g . i S LI P , s ub m ax im al m at ch ) R ec en t r es ul t ( D ai e t a l, 20 00 ) ◆ M ax im al s iz e m at ch in g + sp ee du p of tw o gu ar an te es 10 0% u til iz at io n fo r m os t t ra ffi c as su m pt io ns Ju ne 3 , 2 00 3 C SE 2 22 A -- Le ct ur e 16 – Po tp ou rr i Th an ks to N ic k W ea ve r f or s om e sl id es M od er n ro ut er M od er n ro ut er IQ + V oQ + O Q ◆ S pe ed up o f 2 ◆ C en tra l s ch ed ul er ◆ Fi xe d- si ze d in te rn al c el ls Pr o ◆ C an a ch ie ve u til iz at io n of ~ 1 ◆ C an s ca le to m ul tip le T b/ s C on ◆ M ul tip le c on ge st io n po in ts ◆ C om pl ex ity In pu t O ut pu t Sw itc h