Standard LAN. Standard per reti locali. Gruppo Reti TLC STANDARD IEEE 802. Standard per LAN. Standard per LAN. Strato 2 nelle reti locali

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1 STANDARD IEEE 802 per reti locali Gruppo Reti TLC STANDARD LAN ARCHITECTURE INTERNETWORKING LOGICAL LINK CONTROL MEDIUM ACCESS PHY MEDIUM ACCESS PHY MEDIUM ACCESS PHY MEDIUM ACCESS PHY INTERNETWORKING LOGICAL LINK MEDIA ACCESS PHYSICAL STANDARD LAN - 2 per LAN per LAN izzati negli anni 80 dal progetto IEEE 802, che ha definito: 802.1: Architettura e internetworking di LAN 802.2: sottolivello LLC 802.3: CSMA/CD (Ethernet) 802.4: Token Bus 802.5: Token Ring 802.6: DQDB (per reti MAN) A tali comitati si sono poi aggiunti: 802.7: Broadband Technical Advisory Group 802.8: Fiber-Optic Technical Advisory Group 802.9: Integrated Data and Voice Networks : Network Security : Wireless Networks : 100 base VG : 100 base X : Bluetooth : Sensor Networks : Resilient Packet Ring STANDARD LAN - 3 STANDARD LAN - 4 Strato 2 nelle reti locali Il livello 2 è diviso in due sottolivelli: LLC: Logical Link Control MAC: Medium Access Control rete LLC MAC fisico Funzioni strato 2 in reti locali Delimitazione trama Sottostrato MAC (Silenzi tra pacchetti, SFD) Multiplazione IEEE LLC, MAC Ethernet Rivelazione errore sottostrato MAC Correzione errore sottostrato LLC Indirizzamento sottostrato MAC per identificare scheda, sottostrato LLC per multiplazione Controllo di flusso sull interfaccia (verso livelli superiori) sottostrato LLC STANDARD LAN - 5 STANDARD LAN - 6 Pag. 1

2 IEEE Logical Link Control Protocollo per reti locali ispirato a HDLC. ISO 8802/2. Principali caratteristiche: protocollo orientato al carattere (non si utilizzano i delimitatori ) non si controllano gli errori (non c è campo CRC) PDU contengono indirizzo sorgente e indirizzo destinazione pacchetti dimensione variabile Indirizzi LLC Permettono la multiplazione di più protocolli di strato superiore = LSAP protocollo LLC MAC + PHY + mezzi trasmissivi RETE servizio LLC LLC servizio MAC STANDARD LAN - 7 STANDARD LAN - 8 Formato PDU indirizzo indirizzo controllo informazione DSAP SSAP 8 bit 8 bit 8 o 16 bit 8 x M bit Il primo bit, normalmente a zero nell indirizzo sorgente unicast, viene rimosso ed utilizzato per distinguere i comandi dalle risposte. Il campo di controllo è di 8 bit nelle PDU non numerate, di 16 nelle PDU numerate. La dimensione massima dipende dai vincoli del livello MAC. STANDARD LAN - 9 I servizi del sottostrato LLC LLC offre al livello rete i servizi: Unacknowledged Connectionless Service (LLC Type 1) trasferimento dati non connesso senza riscontri. E la modalità preferita da TCP/IP Connection Oriented Service (LLC Type 2) trasferimento dati con creazione di circuti virtuali tra mittente e destinatario Semireliable Service (LLC Type 3) trasferimento dati non connesso, ma con conferma STANDARD LAN - 10 Indirizzi MAC Permettono di identificare la scheda = MSAP LLC MAC PHY Indirizzi MAC Dimensione: tipicamente 6 byte Tradizionalmente scritti in una ROM della scheda dal costruttore (ora configurabili) Composti di due parti 3 bytes più significativi: lotto di indirizzi assegnati al costruttore; sono detti Organization Unique Id. 3 bytes meno significativi: numerazione progressiva interna decisa dal costruttore Es: C-07-9A-4D è una scheda 3com STANDARD LAN - 30 STANDARD LAN - 31 Pag. 2

3 Indirizzi MAC Indirizzi MAC possono essere: single o unicast: se riferiti ad una singola stazione multicast: se riferiti a gruppi di stazioni broadcast (FF FF FF FF FF FF): se riferiti a tutte le stazioni Due modalità di multicast: Solicitation: richiesta di servizio ad un gruppo multicast Advertisement: periodica diffusione di informazioni di appartenenza ad un gruppo multicast STANDARD LAN - 32 Indirizzi MAC Una scheda MAC quando riceve un pacchetto (corretto) se indirizzo MAC destinazione coincide con quello di stazione lo accetta se indirizzo MAC destinazione broadcast lo accetta se indirizzo MAC destinazione multicast, lo accetta se il gruppo multicast è stato abilitato (di norma via software) Schede configurabili in modo promiscuo STANDARD LAN - 33 Ethernet e IEEE Ethernet: nato da cooperazione tra Digital, Intel e Xerox (DIX) negli anni 70 Specifica Ethernet 2.0 pubblicata da DIX nell 82 In parallelo, IEEE definisce lo standard basato su Ethernet (1985) Ethernet e IEEE differiscono solo per caratteristiche tecniche relative al livello MAC e al livello fisico STANDARD LAN - 34 Protocollo Ethernet CSMA-CD 1-persistente su topologia a bus Possono verificarsi collisioni a causa della distanza fisica delle stazioni sulla rete e della persistenza del protocollo Se collisione è rilevata durante la trasmissione, la stazione interrompe la tx e invia una sequenza di jamming Le stazioni che hanno colliso attendono un tempo casuale prima di riprovare (statistical contention resolution) All avvenuta ricezione non segue una conferma alla stazione che ha trasmesso STANDARD LAN - 35 Ethernet: formato di trama Preambolo = SFD = Indirizzo MAC Destinazione Indirizzo MAC Sorgente Tipo protocollo livello superiore > 1500 BYTE IEEE 802.3: formato di trama Preambolo = SFD = Indirizzo MAC Destinazione Indirizzo MAC Sorgente Lunghezza (<1500) BYTE D A T I D A T I FCS Inter Packet GAP (silenzio) 4 Equivale a 12 Padding FCS Inter Packet GAP (silenzio) Equivale a 12 STANDARD LAN - 36 STANDARD LAN - 37 Pag. 3

4 A Round Trip Delay È il tempo necessario, nel caso peggiore, al segnale inviato da una stazione per arrivare all'altro estremo del cavo e a tornare indietro Round Trip Delay = 2 T T T B STANDARD LAN - 38 Ethernet: parametri di progetto Il tempo di trasmissione di una trama non può essere inferiore al RTD La velocità del mezzo trasmissivo e le dimensioni della rete determinano quindi la lunghezza minima della trama La lunghezza di trama dipende anche dall IPG (Inter-Packet Gap), che segnala la fine trama Diametro del Collision Domain STANDARD LAN - 39 Collision Domain Il collision domain è quella porzione di rete Ethernet in cui, se due stazioni trasmettono simultaneamente, le due trame collidono spezzoni di rete connessi da repeater sono nello stesso collision domain spezzoni di rete connessi da dispositivi di tipo store and forward (bridge, switch o router) sono in collision domain diversi Diametro di un Collision Domain Con il termine diametro di un collision domain si indica la distanza massima tra ogni possibile coppia di stazioni Il diametro massimo di un collision domain a 10Mbit/s è di 2800m e dipende da: lunghezza massima dei cavi (attenuazione del segnale che induce uso di repeater) ritardo di propagazione (round trip delay) STANDARD LAN - 40 STANDARD LAN - 41 Ethernet: livello fisico Velocità trasmissione: 10 Mb/s (bit time = 0.1µs) Codifica Manchester (20Mbit/s di clock per facilitare recupero sincronismo in rete asincrona) Stazioni: max 1024 Mezzi trasmissivi: 10 BASE 5: cavo coassiale spesso RG BASE 2: cavo coassiale sottile RG58 10 BASE T: doppino telefonico UTP da 100 Ohm 10 BASE FL, 10 BASE FB, 10 BASE FP: fibra ottica multimodale, prima finestra Ethernet: livello fisico Topologie: bus o albero di bus: 10 BASE 5, 10 BASE 2 stella: 10 BASE T, 10 BASE FB, 10 BASE FP Possono essere utilizzati repeater decodificano e ricodificano Manchester rivelano collisione e la inoltrano su tutte le porte rigenerano preambolo (802.3) isolano segmenti di rete se si verificano 30 collisioni consecutive possono ridurre preambolo e non modificare inter-packet gap o viceversa STANDARD LAN - 42 STANDARD LAN - 43 infrarossi, radio,... Pag. 4

5 10 BASE 5 Cavo coassiale spesso stazioni collegate con transceiver cable e connessione a vampiro su cavo coassiale Su transceiver cable ho segnali tx, rx e collisione rivelata (e alimentazione) Topologia a bus, oppure a bus interconnessi Lunghezza massima segmento coassiale 500 m (max 100 stazioni) Lunghezza massima transceiver cable 50 m Max 2 ripetitori tra due stazioni MAU 10 BASE 5: configurazioni 1 mixing segment 2 mixing segment collegati da un repeater 2 mixing segment collegati da un repeater + 1 link segment di lungh max 1 km Configurazione massima: 3 mixing segment = 1500 m 1 link segment = 1000 m 6x50 transceiver cable = 300 m Totale = 2800 m STANDARD LAN - 44 STANDARD LAN BASE 2 Cavo coassiale sottile stazioni connesse direttamente al cavo con connettore a T Transceiver incorporato nella scheda Lungh max segmento coassiale 185 m (max 30 stazioni) Stesse configurazioni di 10BASE 5 fino a 2800 m max Max 4 ripetitori tra due stazioni Doppino UTP (Unshielded Twisted Pair) Collegamento punto punto tra stazioni e repeater (hub) Adatto a cablaggi strutturati Lunghezza massima del cavo 100 m Connettori RJ45 ad 8 fili (simile al telefono) 10 BASE T STANDARD LAN - 46 STANDARD LAN BASE FL Fibra ottica multimodo in prima finestra Per interconnettere repeater remoti e creare link segment Codifica Manchester on-off Max 2000 m 10 BASE FP Fibra ottica multimodo in prima finestra Stella ottica passiva Codifica Manchester on-off Max distanza tra stazioni e centro stella 500 m STANDARD LAN - 48 STANDARD LAN - 49 Pag. 5

6 Ethernet: ritrasmissioni Slot time = 512 bit time (51.2 µs) unità base di attesa prima di una ritrasmissione (pari ad un pacchetto di dimensione minima) In caso di n-esima collisione di un pacchetto, si ritrasmette dopo ritardo casuale tra 0 e 2 k-1 slot time, con k=min(n, 10) Backoff limit = 10 Numero di tentativi oltre al quale non aumenta più il valor medio del back-off Attempt limit n=16 Ethernet: parametri e temporizzazioni Inter Packet Gap = 9.6 µs Distanza minima tra due pacchetti Jam size = da 32 a 48 bit Lunghezza della sequenza di jamming Max frame size = 1518 ottetti Lunghezza massima del pacchetto (esclude preambolo e interpacket gap) Min frame size = 64 ottetti (512 bit) Lunghezza minima del pacchetto Address size = 48 bit Massimo numero di tentativi di ritrasmissione STANDARD LAN - 51 STANDARD LAN - 52 Lunghezza indirizzi MAC Ethernet: parametri e temporizzazioni Pacchetto minimo 512 bit, ovvero 51.2 µs Round trip delay massimo ammesso dallo standard: 45 µs Si rispetta la condizione che il ritardo di propagazione non eccede la minima durata del pacchetto per garantire il rilevamento delle collisioni STANDARD LAN - 53 Caratteristiche MAC Ethernet Per garantire buone prestazioni (collisioni ridotte) non bisogna caricare troppo la rete Protocollo semplice e totalmente distribuito Non avendo un ritardo massimo non è adatto ad applicazioni real-time Ritardi di accesso piccoli a basso carico per LAN più diffuso quindi ampia disponibilità di componenti di basso costo Non esistono conferme di avvenuta ricezione Non gestisce priorità STANDARD LAN - 54 Scenario Reti locali di nuova generazione Gruppo Reti TLC nome.cognome@polito.it STANDARD LAN - 95 Offrire reti locali, più veloci, più affidabili, meno costose Cablaggio strutturato topologia a stella gerarchica, ovvero collapsed backbone Il centro stella può essere hub (banda condivisa) switch (banda dedicata) Centro stella ridondato Evoluzioni di Ethernet (ma possibile anche per Token Ring, FDDI,...) STANDARD LAN - 96 Pag. 6

7 Ethernet Switching Tecnologia Ethernet in cui sono usati switch al posto degli hub Gli Ethernet switch sono bridge, spesso con una porta dedicata per ogni stazione Instradamento cut-through (minore ritardo, non controllo FCS) possibile se stesso MAC su tutte porte, stessa velocità su tutte le porte, porta destinazione libera, trama unicast store-and-forward Ethernet a 10, 100, 1000, Mb/s Banda confrontabile con la velocità interna dei terminali Cavo coassiale condiviso Distanza limitata (~ 1 km) da attenuazione e ritardi di propagazione Bassi costi dovuti a semplicità ed economia di scala Hub (switch): banda e cavi condivisi (dedicati) ai terminali fragment free (non trasmetto pacchetti collisi) STANDARD LAN - 97 STANDARD LAN - 98 Ethernet a 10, 100, 1000, Mb/s Collegamento in cavo metallico o fibra ottica. Se le scatole sono switch, aumenta la banda, migliora la gestibilità, ma rete a commutazione di pacchetto non controllata. Protocollo Spanning Tree per eliminazione cicli e recupero guasti. Ethernet a 10, 100, 1000, Mb/s Le porte dello switch possono operare in half duplex o full duplex (un trasmettitore parla sempre con lo stesso ricevitore). Nel caso full duplex: non serve un protocollo d accesso (Ethernet diventa una tecnica di framing e trasmissiva) limiti di distanza puramente di tipo trasmissivo (si possono raggiungere decine di chilometri) 50% 25% 25% STANDARD LAN - 99 STANDARD LAN Half o Full duplex? Organizzazione gerarchica LAN Le LAN sono intrinsecamente half duplex Con switching il mezzo fisico condiviso diventa punto-punto half duplex tra due stazioni puo diventare full duplex ho canali fisici indipendenti Se full duplex transceiver non devono rilevare collisione Dominio di collisione non diventa più un vincolo per la distanza tra stazione e switch condivisi dedicati STANDARD LAN STANDARD LAN Pag. 7

8 Ethernet a 100Mb/s Velocità di trasmissione, lunghezza minima del pacchetto e RTT sono legati Per realizzare una Ethernet a 100Mb/s bisogna aumentare dimensione pacchetto ridurre dimensione rete modificare il protocollo Due soluzioni: Fast Ethernet (100Base-T) CSMA/CD 100VG AnyLAN Nuovo MAC polling STANDARD LAN Fast Ethernet Mantiene inalterato l algoritmo CSMA-CD realizzato con 10Base-T e la dimensione dei pacchetti Tre standard per mezzi fisici (doppino su 4 coppie, doppino su 2 coppie, fibra) Trasmissione codifica 8B6T o 4B5B Riduce le dimensioni della rete La massima distanza tra due stazioni scende a 210m Interoperabilità con Ethernet 10Base-T STANDARD LAN Gigabit Ethernet Uso formato di trama Protocollo MAC CSMA-CD Operazioni half duplex e full duplex, ma usato in pratica solo in full duplex si perdono vincoli legati a collision domain CSMA/CD non utilizzato Controllo di flusso (definizione di master/slave) Backward compatibility con mezzi fisici già installati Aumenta di un fattore 10 dimensione minima di pacchetto con padding di caratteri speciali Codifica 8B10B STANDARD LAN Gigabit Ethernet IEEE 802.3z specifica tre tipi di interfaccie fisiche: 1000Base LX: fibra mono e multimodale (in seconda finestra) 1000Base SX: fibra multimodale (in prima finestra) 1000Base CX: cavo STP (2 coppie schermate) 1000Base T: cavo STP o UTP (4 coppie schermate o non) Utilizza la codifica di livello fisico di Fibre Channel, con le seguenti opzioni: SX significa short-wavelength (850 nm) LX significa long-wavelength (1300 nm) standard 1000BASE-SX (850 nm) 1000BASE-LX (1300 nm) tipo di fibra MM MM MM MM MM MM MM SM diametro (µm) BW modale (MHz km) distanza (m) to to to to to to to 550 NA 2 to 5000 STANDARD LAN Livelli Gigabit Ethernet MAC Layer Physical Layer Lo standard Gigabit Ethernet specifica anche altri livelli fisici per trasmissioni a corta distanza, come doppini e cavi coassiali 1000BASE-LX LWL Fiber Optic Media Access Control (MAC) Gigabit Media Independent Interface (GMII) (optional) FibreChannel Encoder/Decoder (8B10B) 1000BASE-SX SWL Fiber Optic SMF - 5km 50µ MMF - 550m 50µ MMF - 550m 62.5µ MMF m 62.5µ MMF - 500m 1000BASE-CX Shielded Balanced Copper 1000BASE-T Encoder/decoder 1000BASE-T UTP Category 5 25 m 100 m 802.3z physical layer 802.3ab physical layer Modifiche al protocollo Slot portato da 64 a 512 bytes (se ho pacchetti piccoli le prestazioni sono basse) Collision domain di 200 m Solo topologie a stella Consente la tecnica frame bursting per mantenere il controllo del canale fino ad un massimo di 8192 bytes (l estensione della lunghezza minima del pacchetto è necessaria solo per il primo pacchetto) STANDARD LAN STANDARD LAN Pag. 8

9 Tipici 1 Gigabit Optical transceivers 1x9 GBIC Pluggable Pin in Hole SFP SFF 10 Gigabit Ethernet Il comitato IEEE 802.3ae ha standardizzato 10 Gbit/s Ethernet (luglio 2002) Solo la modalità full duplex, senza CSMA-CD Soluzioni proposte: Seriale, con framing Ethernet, su distanze da LAN fino a 40 Km 65 m su fibra multimodo (MMF) 300 m su MMF installata 2 km su fibra monomodo (SMF) 10 km su SMF 40 km su SMF Seriale, su SONET, per distanze maggiori di 40 Km Per maggiori informazioni: STANDARD LAN STANDARD LAN Obiettivi IEEE 802.3ae Mantenere il formato di trama di Ethernet Mantenere le dimensioni min/max del frame Funzionamento solo full duplex Supportare solo cavi in fibra ottica 10.0 Gbps all interfaccia MAC-PHY Capacità in ambiente LAN PHY di 10 Gbps Capacità in ambiente WAN PHY di ~9.29 Gbps (compatibile con SONET) STANDARD LAN Modello di riferimento OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Collegamento Fisico Layer Model 64B/66B PCS PMA PMD MDI MEDIUM MDI = Medium Dependent Interface 10GBASE-R XGMII = 10 Gigabit Media Independent Interface PCS = Physical Coding Sublayer PMA = Physical Medium Attachment PMD = Physical Medium Dependent WIS = WAN Interface Sublayer Livelli 802.3ae Higher Layers LLC MAC Control MAC Reconciliation Sublayer (RS) XGMII XGMII 64B/66B PCS WIS PMA PMD MEDIUM MDI 10GBASE-W XGMII 8B/10B PCS PMA PMD MDI MEDIUM 10GBASE-X 10GBASE-R: collegamenti su fibra punto punto 10GBASE-W: compatibile con standard SONET 10GBASE-X: usa WDM, 4 λ a 2.5G in parallelo STANDARD LAN Alcuni 10 Gigabit Optical transceivers Reti locali wireless XENPACK FTRX XGXS STANDARD LAN Gruppo Reti TLC nome.cognome@polito.it STANDARD LAN Pag. 9

10 Reti Wireless Fattori che spingono verso reti Wireless: grande diffusione di PC portatili desiderio da parte di utenti di PC portatili di avere gli stessi servizi di networking di utenti fissi impossibilità di cablare tutti gli edifici (es.: edifici di particolare interesse storico) STANDARD LAN Reti Wireless In Europa: Progetto HIPERLAN ETSI sfrutta bande intorno a 5.2, 17.1 GH consta di 3 specifiche diverse note come HIPERLAN, HIPERACCESS e HIPERLINK, le ultime due sono strettamente legate ad ATM In USA: IEEE perfettamente inserito nel progetto 802 è automaticamente compatibile con altre LAN sfrutta bande senza licenza: le bande ISM Differiscono per le caratteristiche tecniche ma non per la filosofia STANDARD LAN Caratteristiche comuni Supportano reti con stazione radio base e reti autonome (Ad-Hoc) Accesso a contesa Velocità confrontabili con le LAN tradizionali (10Mbit/s), ma tipicamente throughput aggregati minori Livello LLC identico alle LAN cablate Scenari Configurazione LAN estesa o di interconnessione AP = Access Point o stazione radio base Configurazione Ad-Hoc: non c è connessione ne stazioni radio base STANDARD LAN STANDARD LAN Lo IEEE IEEE Protocollo MAC Definisce il protocollo MAC e fisico Velocità di cifra: da 1 a 54 Mbit/s (sul canale, a seconda della banda) Basic Service Set (BSS): è un raggruppamento di stazioni (PC+scheda ) in una rete Ad- Hoc Access Point (AP): bridge verso altre LAN 802 BSS+AP = Distribution System o Extended Service Set (ESS) CSMA-CA: CSMA noto ascolta il canale per DISF (Distributed Inter Frame Space) secondi trasmette la trama il ricevitore invia l ACK dopo SIFS (Short Inter Frame Space) secondi se il canale è occupato si ritenta con backoff binario NAV: Network Allocation Vector (tempo Mobilità ammessa ma limitata STANDARD LAN minimo per ritentare l accesso) STANDARD LAN Pag. 10

11 IEEE Protocollo MAC Sindrome del terminale nascosto CSMA è inefficiente in presenza di terminali nascosti : A e C non si sentono a causa di ostacoli o attenuazione e i loro pacchetti ma B sente entrambi e i due paccheti collidono Soluzione: evitare le collisioni CA = Collision Avoidance IEEE STANDARD LAN STANDARD LAN IEEE Collision Avoidance Vengono trasmesse 2 brevi sequenze di richiesta e prenotazione: RTS: Request-to-Send CTS: Clear-to-Send CTS congela tutte le stazioni nel raggio del ricevitore (ma possibilmente nascoste al trasmettitore): previene le collisioni sui dati CTS è molto breve. Quindi collisioni sono molto rare, quasi come un collision detection Nota: IEEE permette anche un IEEE Collision avoidance protocollo polling in presenza di AP STANDARD LAN STANDARD LAN Fibre Channel Tecnologia pensata per l interconnessione ad alta velocità di periferiche e tra mainframe nei centri di calcolo Velocità fino al Gb/s con codifica di linea 8B/10B su fibre monomodali a 1300 nm Distanze fino a 10 km Mezzi trasmissivi: doppini, cavi coassiali, fibre ottiche Interlavoro con SCSI, Internet Protocol (IP), e altri protocolli ANSI X Scenario di uso STANDARD LAN STANDARD LAN Pag. 11

12 Scenario di uso Modello di riferimento Fibre Channel Channels Networks ISO/OSI IPI SCSI HIPPI IP ATM FC-4 Transport Common Services FC-3 Framing Protocol/Flow Control FC-2 Data Link Encode/Decode FC-1 Physical 133 Mb/s 266 Mb/s 531 Mb/s 1062 Mb/s FC-0 STANDARD LAN STANDARD LAN FC-0 layer Livello fisico del sistema Mezzi fisici: Fibre (errore voluto per dire sia fiber, sia copper) Definisce connettori, potenze, modulazioni. Equivalente OSI-1 FC-1 layer Definisce la codifica di linea secondo lo schema 8B/10B transmission encoding Importante schema (ereditato in Gigabit Ethernet) Parole di 8 bit sono trasmesse usando 10 bit Error detection (disparity control) Recupero e mantenimento di sincronizzazione 100% D.C. voltage balance Alcune sequenze ammissibili e non corrispondenti a parole di codice sono usate per segnalazione (delimitazione frame, controllo di sequenza) Richiesto BER minore di STANDARD LAN STANDARD LAN FC-2 Layer Livello che si occupa di specificare Formato di trama Gestisce la risequenzializzazione Flow Control Gestisce diverse classi di servizio Login/Logout di apparati Costruzione di topologia Segmentation and Reassembly FC-2 Layer Diverse PDU sono identificate a livello 2: Ordered Set: trasmissione di 4 byte a scopo di segnalazione (SOF, EOF, R_RDY, ) Frame: unità dati base, più piccola di 2148 byte (36B+2112B) Sequence: composta da 1 o più frame (equivalente di una frase) Exchange: composta da 1 o più sequenze (equivalente di una conversazione) STANDARD LAN STANDARD LAN Pag. 12

13 FC-2 Layer FC-2: Formato di trama 4 bytes Start of Frame 24 bytes Frame header 0-64 bytes Optional header bytes Data Field bytes Payload 4 bytes 4 bytes CRC End Error of Check Frame CTL Source Address Destination Address Type Seq_Cnt Seq_ID Exchange_ID STANDARD LAN STANDARD LAN FC-3 and FC-4 Layer Topologie Fibre Channel FC-3: non ben definito. Implementato solo in apparati con più porte (es. gestione multicast) FC-4: specifica come trasportare protocolli di livello superiore Small Computer System Interface (SCSI) Internet Protocol (IP) High Performance Parallel Interface (HIPPI) Asynchronous Transfer Mode - (ATM-AAL5) Intelligent Peripheral Interface - 3 (IPI-3) (disk Topologie supportate: Point-to-point Arbitrated loop Fabric Si distinguono diversi tipi di porte: Node port: N_Port Loop port: L_Port Switch port: F_Port e loro combinazioni (FL_Port, ) STANDARD LAN STANDARD LAN and tape) Topologia punto-punto Topologia Arbitrated Loop L_port L_port Due e solo due s connesse direttamente Bidirezionale Disponibilità di tutta la capacità Richiede comunque una fase di inizializzazione del link prima di essere operativa L_port Topologia dominante: semplice a mezzo trasmissivo condiviso Fino a 127 porte (che devono tutte essere L_port) L_port Utilizza schema distribuito per regolare l accesso Non ci sono limiti su quanto un dispositivo mantiene il controllo del loop Algoritmi di equità opzionali STANDARD LAN STANDARD LAN Pag. 13

14 Schema di arbitraggio Ogni dispositivo ottiene un indirizzo dinamico che prende il nome di Arbitrated Loop Physical Address (AL_PA) Quando deve trasmettere dei dati Trasmette un messaggio di prenotazione ARBx (x= AL_PA) lungo l anello Se riceve il messaggio Ha il diritto di usare l anello, e può iniziare le procedure di apertura verso un altra L_Port Dopo avere aperto la comunicazione, si ha un canale punto punto Se più di un dispositivo richiede il possesso del canale Il messaggio a priorità più alta è inoltrato (ARBy si propaga se y<x) Quando il canale è di nuovo libero, x può ritentare STANDARD LAN Inizializzazione degli indirizzi dinamici Gli AL_PA sono assegnati dinamicamente All accensione (o dopo un evento di guasto) Una primitiva Link Initialization Primitive (LIP) è trasmessa lungo l anello Questo forza tutti i dispositivi a mandare un LIP In questa fase, l anello non è usabile STANDARD LAN Inizializzazione degli indirizzi dinamici Si seleziona un loop master Ogni dispositivo manda un messaggio di Loop Initialization Master Select (LIMS) contenente il proprio Port Number Viene inoltrato solo il LIMS con valore minore Il dispositivo che riceve il proprio LIMS è eletto master Ogni dispositivo deve scegliere il proprio AL_PA Il master genera messaggi con una bitmap di 127 bit Ogni dispositivo tenta di riottenere il suo vecchio AL_PA Se già assegnato, chiede un altro AL_PA Il master manda un messaggio di CLoSe (CLS) e l anello è di nuovo operativo STANDARD LAN Topologia con Fabric F_port F_port F_port F_port Configurazione commutata I mezzi fisici non sono condivisi (tutti canali point-to-point) Finoa 2 24 dispositivi Funzionalità avanzate (multicast, QoS) STANDARD LAN Topologia con Fabric e Loop Indirizzamento Configurazione con loop e switch L_port F_port LF_port F_port F_port L_port L_port L indirizzo completo è di 3 byte In configurazione con fabric, viene assegnato dinamicamente durante la fase di login Prima del login di una Fabric, l N_Port S_ID è non definito (0x000000) La fabric espressamente assegna gli indirizzi In Arbitrated Loop, esistono anche gli indirizzi AL_PA. Dopo la fase di inizializzazione degli AL_PA, ogni tenta un login (F_Login) verso una F_port per ottenere il proprio S_ID, per completare i tre byte dell indirizzo. Altrimenti, si lascia indefinito (0x0000) Nella configurazione Point-to-Point, le N_Port scelgono gli indirizzi da sole STANDARD LAN STANDARD LAN Pag. 14

15 Controllo di flusso Si evitano le perdite dovute a congestione Utilizza un approccio basato su crediti: Prima di scambiarsi dati, i dispositivi devono registrarsi tra di loro per concordare i crediti I crediti si riferiscono al numero di trame che un dispositivo può ricevere Ogni dispositivo sa quante trame gli altri dispositivi a lui collegati possono ricevere Dopo aver inviato un numero di trame tale da esaurire i crediti, la trasmissione deve essere interrotta, a meno che il dispositivo destinazione indichi di aver elaborato una o più trame e di essere pronto a riceverne di nuove Controllo di flusso Due tipi di controllo di flusso Buffer-to-buffer da N_Port a N_Port o F_Port Ogni porta sa quanti crediti il ricevitore è disposto a ricevere (BB_Credit) Ogni frame ricevuto incrementa un contatore. Quando si raggiunge il valore BB_Credit, si interrompe la trasmissione Un segnale R_RDY decrementa il contatore (indica che un altro frame può essere inviato) End-to-end Tra solamente Come per la modalità B-to-B si usano crediti Disponibilità di crediti viene comunicata tramite ACK (cumulativi) STANDARD LAN STANDARD LAN Controllo di flusso Classi di servizio possibili nodo sorgente buffer to buffer buffer to buffer end-to-end buffer to buffer nodo destinazione Fibre channel ha standardizzato diverse classi di servizio: Class 1,2,3,4,5,6 Sono scelte durante la fase di login tra due porte Si differenziano per l uso di flow control diversi Affinché la comunicazione possa avvenire, due N_Ports devono supportare almeno una classe di servizio in comune STANDARD LAN STANDARD LAN Classi di servizio HIPPI, ESCON, FICON, GeoPlex Class 1 Class 2 Class 3 Class 4 Class 5 Class 6 Dedicated circuit-switched connection Connectionless with notification Datagram service (no notification) Fractional bandwidth allocation Isochroous service Multicast support Full bandwidth available, no multiplexing Allow multiplexing; No guarantee (out of order) Allow multiplexing; No guarantee Virtual Circuit like class of service Allow replication (RAID configuration) End-to-end flow control Both B-to-B and E-to-E flow control B-to-B flow control Video, voice Like LAN Used for SCSI service Usable only if a fabric is present Not yet defined Usable only if a fabric is present Diversi altri protocolli simili a Fibre Channel sono utilizzati nell interconnessione tra mainframe, supercalcolatori e periferiche: HIPPI (High Performance Parallel Interface): 800 Mbit/s; parallelo per trasmissione elettrica (25 m), seriale per distanze maggiori (su fibra) ESCON (Enterprise Serial Connection): fu introdotta da IBM; 200 Mbit/s, utilizzando LED e fibre multimodali FICON, GeoPlex, ecc: sono differenti evoluzioni di ESCON STANDARD LAN STANDARD LAN Pag. 15