Necessità crescente di maggiori velocità trasmissive. appendice allo standard, d 802.3u, comunemente nota come Fast Ethernet, che precisa le

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1 FAST ETHERNET Necessità crescente di maggiori velocità trasmissive compatibilità con le installazioni preesistenti appendice allo standard, d 802.3u, comunemente nota come Fast Ethernet, che precisa le caratteristiche ti di una LAN operante a 100 Mbit/s tecnica di accesso al mezzo, formato del frame, tutto identico all descritto in precedenza;tutto tranne il tempo di bit, ora pari a001µs 0.01 µs, e non più 0.1 µs 1

2 velocità trasmissiva più elevata vincoli sulla qualità dei supporti trasmissivi impiegati Scelta di compromesso: doppino di categoria 3 doppino di categoria 5 o superiore fibra ottica Specifiche per i rispettivi collegamenti e transceiver contenuti nei documenti 100BASE-T4 100BASE-TX 100BASE-FX 2

3 TOPOLOGIA di riferimento: stella Stazioni connesse ad un hub centrale d max = 100 m per fast Ethernet realizzata su doppino d max = 2 km nel caso di utilizzo della fibra ottica 3

4 100BASE-T4 Sottintende l impiego di tutti e quattro i doppini di categoria 3 che caratterizzano la singola postazione di lavoro. Su ciascuno il clock è pari a 25 MHz. Cfr. con il 20 MHz delle LAN a 10 Mbit/s. Se Br=100 Mbit/s questa maggiore capacità di banda è ottenuta a scapito di impieghi tradizionalmente diversi per talune coppie ritorte. 4

5 Non si fa uso del codice Manchester. I simboli inviati sul singolo doppino sono o 0, o 1 o 2. Corrispondente baud rate: 25 Mbaud I 100 Mbit/s vengono garantiti attraverso la seguente strategia: t uno dei quattro doppini consente esclusivamente la trasmissione dalla stazione uno esclusivamente la ricezione le rimanenti due coppie possono alternativamente essere utilizzate in trasmissione e in ricezione 5

6 Sui tre doppini che consentono la trasmissione nella medesima direzione possono presentarsi 27 diverse combinazioni dei 3 simboli ammessi, le quali consentono la trasmissione di 4 bit (2 4 = 16 < 27) 4 bit con un clock di 25 MHz e senza codice Manchester garantiscono 100 Mbit/s in modalità half duplex 6

7 100BASE-TX in questo caso le trasmissioni sono full duplex, poiché il supporto trasmissivo impiegato, UTP di categoria 5 o superiore, consente di raggiungere (e superare) la symbol rate di 125 Megasimboli/s, ovvero 125 Mbaud Clock impiegato per la trasmissione su doppino: 125 MHz Codifica impiegata: i 4B5B (4 bits map into 5), impiegata anche nelle reti FDDI Reti ottiche metropolitane, caratterizzate da una topologia ad anello 7

8 Codifica 4B5B 8

9 Un confronto Codice Manchester nel 10BASET qui la baud rate è 20 Mbaud Codice 4B5B nel 100BASETX = T bit =1/(10*10 6 ) = 4*T bit 9

10 Situazione ibrida 10

11 100BASE-FX Prevede l impiego di fibre ottiche multimodali sul percorso stazione-hub Supporto trasmissivo di pregio, trasmissione avviene naturalmente a 100 Mbit/s con modalità full duplex transceiver module a due porte 100BaseFX 11

12 HUB IMPIEGATI DA FAST ETHERNET prima soluzione: impiego di hub canonici, repeater multiporta, il cui obiettivo è creare un unico dominio di collisione per tutte le stazioni connesse all hub COME NEL 10BASET!!! soluzione alternativa: utilizzo di hub che operano in modalità switched. Non si tratta più di ripetitori, ma di dispositivi iti i più complessi, tipicamente i t realizzati adottando soluzioni proprietarie e non standardizzate, di t gli SWITCH 12

13 Caratteristiche dello switch È un dispositivo in grado di memorizzare i frame che gli pervengono sulle diverse porte Tali frame vengono poi inoltrati esclusivamente sulla porta di destinazione questo avviene facendo uso di un bus di backplane caratterizzato da una velocità di trasferimento particolarmente t elevata Su tale bus i frame vengono trasferiti senza contesa, adottando d adeguate strategie di scheduling 13

14 Vi ricorda nulla questa descrizione? Bridge LAN BRIDGE BRIDGE LAN 3 2 LAN 2 14

15 SWITCHED HUB I buffer ed uno scheduling adeguato delle trasmissioni sul bus di backplane consentono di eliminare totalmente il problema pobe adelle ecollisioni so Ma si tratta ancora di una LAN 802.3??? Oss. Nel caso del 100BASEFX è proprio la soluzione con switched hub quella adottata di qui la considerevole lunghezza consentita al segmento che separa il transceiver dell host dall hub 15

16 SWITCHED HUB Switched hub operante in modalità store-and-forward: ogni frame che perviene all hub è sempre bufferizzato l hub provvede a ricalcolare il CRC, e dopo aver verificato la correttezza del frame cfr il CRC calcolato con il contenuto del Check Sum Field invia il frame alla stazione destinazione facendo uso del bus di backplane a 16

17 SWITCHED HUB Switched Hub operante in modalità cutthrough: se la porta di destinazione è libera, il frame viene immediatamente inoltrato, riducendo i tempi di latenza, ma introducendo LA POSSIBILITA DI INOLTRO DI FRAME CORROTTI 17

18 Algoritmo per la risoluzione delle collisioni Truncated BINARY EXPONENTIAL BACKOFF Dopo che si è verificata una collisione, l asse dei tempi viene suddiviso in slot, ciascuno pari a 2τ Dopo una prima collisione, le stazioni coinvolte attendono a caso o 0 o 1 slot prima di invocare nuovamente l algoritmo previsto per l accesso al mezzo (1-persistent CSMA/CD) Dopo la seconda collisione, la stazione attende un numero di slot scelto a caso tra 0 e 2 2-1=3 prima di ritentare la trasmissione Al più aspetterà 6τ prima di innescare il CSMA Al verificarsi della i-sima collisione, i tentativi di ritrasmissione vengono distribuiti uniformemente tra 0 e 2 i -1 tempi di slot Dopo 10 collisioni, l intervallo di randomizzazione viene congelato a =1023 slot Dopo 16 collisioni il controller della scheda di rete getta la spugna 18

19 Caratteristica principale di tale algoritmo La finestra temporale su cui vengono distribuiti i tentativi di ritrasmissione si adatta dinamicamente alle diverse condizioni di traffico che si possono verificare nella LAN Traffico moderato Le collisioni si verificano in misura modesta, è probabile che la prima ritrasmissione consenta già la risoluzione del conflitto In tal caso il ritardo subito dai frame durante la fase di ritrasmissione è modesto Traffico intenso È maggiormente probabile bil che un frame sperimenti più collisioni consecutive In tal caso la finestra di randomizzazione viene gradualmente estesa, a scapito di un crescente ritardo introdotto tt sul tempo di consegna di un frame, ma aumentando in questo modo la probabilità che in un intervallo comunque ragionevole si pervenga alla risoluzione del conflitto 19

20 Torniamo ai bridge A differenza del repeater, avevamo osservato che il bridge opera a livello di data-link (più propriamente MAC) Nello specifico, si tratta di un dispositivo in grado di determinare se instradare o meno un frame ricevuto su una delle sue porte sulle altre (ed eventualmente su quale in particolare) Tale operazione di forwarding si basa sull indirizzo MAC destinazione contenuto nel frame che perviene al bridge e sull impiego di una opportuna forwarding table che il bridge detiene al proprio interno 20

21 UN esempio Un bridge a tre porte LAN BRIDGE LAN 3 2 LAN 2 21

22 Ovvero Per essere ancora più espliciti 1 BRIDGE 3 HUB 2 HUB a b HUB c d 22

23 a,b,c,d: indirizzi MAC A regime: Se la stazione con indirizzo MAC a invia un frame alla stazione con indirizzo MAC b appartenente alla medesima LAN, il bridge, che riceve tale frame sulla sua porta 1, NON lo inoltra sulle porte 2 e 3 La comunicazione rimane confinata all interno della LAN 1! Se invece a invia un frame a c, il bridge provvede, dopo una operazione di bufferizzazione, all inoltro sulla porta 2 23

24 Ma Perché si afferma che i bridge sono dispositivi self- learning? R. Perché la forwarding table che consente al bridge di comprendere se, come nel primo caso, occorre eseguire il filtering del frame, oppure, come nel secondo, procedere all instradamento, t viene costruita dinamicamente, sulla base dei frame che il bridge riceve sulle sue porte con lo scorrere del tempo 24

25 Infatti Inizialmente, supponiamo che il bridge riceva un frame da d per a Non conosce il posizionamento delle stazioni, quindi procede sicuramente all inoltro del frame sulle porte 1 e 2, ma registra che d è raggiungibile g dalla porta 3! Indirizzo Interfaccia Tempo d 3 10:14 Indirizzo Interfaccia Tempo Se il prossimo frame che il bridge riceve è da b per d, Il frame viene inoltrato t solo sulla porta 3 Il bridge registra che b è raggiungibile dalla porta b 1 10:15 1 d 3 10:14 25

26 Al procedere degli invii di frame Il bridge completa la tabella, che viene dinamicamente aggiornata Ciascuna entry tiene traccia dell ultimo lti istante t in cui è stata modificata Associando un adeguato life time a ciascuna di tali entry Oss. Non necessariamente la forwarding table contiene una entry per ogni stazione! 26

27 Importante! I vantaggi associabili all impiego dei bridge sono molteplici: 1. Si creano distinti domini di collisione associabili alle distinte LAN collegate via bridge 2. Consente di superare i limiti geografici imposti sulla singola LAN 3. Il bridge consente inoltre l interconnessione di LAN con caratteristiche difformi (10BaseT, 100BaseTX) e 802.5, ad esempio 27