Dr. Greco Polito Silvana. LAN: interconnessione

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1 LAN: interconnessione

2 Dispositivi per interconnessione q Repeater: Agiscono a livello fisico Permettono interconnessione fra reti omogenee q Bridge: Agiscono a livello data link e fisico Permettono interconnessione fra reti con diverso protocollo di accesso q Router: Agiscono a livello rete, data link e fisico Permettono instradamento indipendentemente dal livello data link e fisico

3 Interconnessione con repeater Repeater: rigeneratori di segnali. Rigenerano il segnale ricevuto su una porta su tutte le altre porte Agiscono a livello fisico, ossia non hanno coscienza della struttura della trama Permettono espansione della rete

4 repeater Esistono 2 tipi di repeater: Classe I, rigenerano i simboli ricevuti: Ricevono il segnale analogico Lo trasformano in segnale digitale Rigenerano il segnale analogico e lo ritrasmettono Necessitano di buffer Introducono ritardo Permette interconnessione di segmenti con mezzi fisici diversi (cavo, doppino, fibra) Classe II, amplificano il segnale ricevuto: Ricevono il segnale analogico Amplificano il segnale Ritrasmettono il segnale

5 Esempio interconnessione con repeater

6 Limite sul numero massimo di repeater q Problema: i repeater si devono sincronizzare e per farlo usano il preambolo. Nei repeater di classe II il preambolo usato si perde Nei repeater di classe I il preambolo si ricostruisce In ogni caso si introduce un ritardo variabile da pacchetto a pacchetto che puo far ridurre l IFG Allora: limite sul numero massimo dei repeater

7 Regola 1 q Il numero massimo di segmenti Ethernet tra due stazioni qualsiasi sulla rete LAN non deve essere superiore a 5, di cui tre al massimo in cavo coassiale. q Il numero massimo di repeater tra due stazioni qualsiasi sulla rete non deve essere superiore a 4. La rete più contenere anche un numero superiore di repeater, ma deve essere rispettata la regola precedente. q L'insieme delle due regole precedenti, viene indicata anche con il nome di regola

8 Regola 2(meno restrittive) q 4 repeater al massimo; " q 5 segmenti, di cui al massimo 3 mixing; " q i cavi AUI per i MAU 10BaseFB e FL non devono eccedere i 25 m. " q quando di ha un path con 5 segmenti in fibra ottica: i segmenti 10BaseFB, 10BaseFL non possono superare i 500 m; q il segmento piu lungo non deve eccedere i 300 m; q se si hanno 4 segmenti e 3 ripetitori in un path ogni segmento interrepeater in fibra non deve superare i 1000 m per 10 Base FB o FL e 700 m per 10 Base FP; q la lunghezza massima di un segmento in fibra ottica che interconnette una stazione d un repeater non deve superare i 400 m nel caso 10 Base FL e 300 m nel caso 10 Base FP.

9 Interconnessione con bridge

10 Interconnessione con bridge Bridge: Riceve le trame Elabora l header Decide se inoltrare il segnale sulle altre interfacce Usa tabelle di inoltro con associazione indirizzo MAC destinazione - porta del bridge attraverso cui è possibile raggiungere la destinazione Le tabelle di inoltro si aggiornano periodicamente Se l indirizzo destinazione è non presente in tabella, il segnale viene inoltrato su tutte le porte escusa quella di origine Se la porta indicata in tabella è la stessa di origine si scarta la trama (essa ha già raggiunto la destinazione) Oltre alle operazioni livello MAC, cura anche quelle del livello fisico

11 Switch e bridge q Similitudini: Entrambi hanno memoria Entrambi memmorizzano trame in attesa che possano essere spedite q Differenze: Lo switch opera solo connessioni puntopunto con le stazioni Lo switch puo operare in cut-through

12 Dominio di collisione e dominio Brodcast -dominio di collisione: dominio all interno del quale puo aversi collisione -dominio di broadcast: dominio all interno del quale viaggiano trame inviate in broadcast

13 Update tabelle dei bridge q Stato iniziale: tabella vuota q Per ogni trama ricevuta Se indirizzo sorgente trama non presente in tabella, creazione associazione portaindirizzo sorgente Se associazione porta-indirizzo sorgente presente, ma porta di ricezione diversa update tabella con nuova_porta-indirizzo sorgente q Ogni associazione porta-indirizzo sorgente ha un tempo di vita limitato definito a priori Indirizzo stazione porta A #1 B #2 C #3 D #4

14 Indirizzo stazione bridge1 porta Q #3 R #3 T #3 V #1 W #3 : :

15 Spanning tree per inter-connessione di LAN con multipli brige q Problema: si possono creare loops con trasmissione incontrollata delle unità informative q Soluzione: spanning tree

16 Spanning tree q Permette di identificare un albero all interno della maglia costituita dai bridge q Le porte che possono creare loops vengono disabilitate (bloccate)

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18 Spanning tree protocol (1) q Definizione tipi di etichette sulle porte: R (root): porta per il percorso piu breve verso il rootbridge D (designed): porta per il percorso piu breve dal routebridge alla LAN B (blocked): porta disabilitata Nota: struttura ad albero ->è possibile raggiungere una LAN solo attaverso un bridge -> per diverse porte di diversi bridge su una stessa LAN, solo una porta è di tipo D

19 Spanning tree protocol (2): costruzione dell albero q BPDU (Bridge PDU): trame scambiate fra bridge per definizione dell albero RI: root-bridge ID (secondo l emittente della trama) RPC: costo del percorso BI-RI BI: ID dell emittente Port ID: ID della porta di trasmissione della BPDU

20 Spanning tree protocol (3): costruzione dell albero q Codizione iniziale: ogni bridge elegge se stesso come root-bridge e setta a D tutte le sue porte BPDU =(x,0,x) q Ricezione singola BPDU: Se in BPDU ricevuta, RI< ID bridge locale -> RI eletto root-bridge -> porta ricezione BPDU etichettata come R -> trasmissione sulle altre porte della BPDU ricevuta con update cost (costo=costo_bpdu_ricevuta+costo verso root_bridge) q Ricezione multiple BPDU su diverse porte: Scelta per priorità: Se una BPDU ricevuta su una porta ha priorità maggiore di quella trasmessa, alla porta si associa lo stato B 1^ priorità: piu piccolo valore di RPC 2^ priorità: piu piccolo valore di BI 3^priorità: piu piccolo valore di porta ID

21 Spanning tree protocol (4): output q Il protocollo si chiude con un solo bridge, root-bridge, che trasmette MPDU q Tutte le porte di root-bridge sono con etichetta D q Il generico bridge ha una sola porta R e le rimanti D o B

22 Porta 1,1 1,2 1,3 2,1 2,2 2,3 3,1 3,2 4,1 4,2 5,1 5,2 Stato1 D D D D D D D D D D D D Tx-BPDU 1,0,1 1,0,1 1,0,1 2,0,2 2,0,2 2,0,2 3,0,3 3,0,3 4,0,4 4,0,4 5,0,5 5,0,5 Rx-BPDU Stato2 Tx-BPDU Rx-BPDU Stao3 Tx-BPDU 1. Tutte le porte vengono settate a D 2. Ogni bridge spedisce la BPDU con il proprio ID come root-bridge

23 Porta 1,1 1,2 1,3 2,1 2,2 2,3 3,1 3,2 4,1 4,2 5,1 5,2 Stato1 D D D D D D D D D D D D Tx-BPDU 1,0,1 1,0,1 1,0,1 2,0,2 2,0,2 2,0,2 3,0,3 3,0,3 4,0,4 4,0,4 5,0,5 5,0,5 Rx-BPDU - 5,1,5 2,1,2 1,1,1 3,1,3 3,1,3 2,1,2 2,1,2 1,1,1 2,1,2 1,1,1 2,1,2 4,1,4 4,1,4 4,1,4 4,1, ,1.3 3,1,3 5,1,5 5,1,5 5,1,5 4,1,4 Stato2 D D D R D D R D R D R D Tx-BPDU Rx-BPDU Stao3 Tx-BPDU 3. Ogni bridge valuta le trame ricevute e: --B1 capisce di essere il root-bridge perché riceve BPDU con RI maggiore; B1 setta come D tutte le sue porte --B2 seleziona B1 come root-bridge perché dalla sua porta#1 riceve la BPDU con RI minore del proprio; B2 setta la porta#1 come R e le altre come D --B3 riceve BPDU con valori piu bassi dalla porta#2 e crede B2 il root-bridge; B3 setta ad R la porta#2 --B4 e B5 ricevono trame con ID piu basso nelle loro porte#1 che settano come R

24 Porta 1,1 1,2 1,3 2,1 2,2 2,3 3,1 3,2 4,1 4,2 5,1 5,2 Stato1 D D D D D D D D D D D D Tx-BPDU 1,0,1 1,0,1 1,0,1 2,0,2 2,0,2 2,0,2 3,0,3 3,0,3 4,0,4 4,0,4 5,0,5 5,0,5 Rx-BPDU - 5,1,5 2,1,2 1,1,1 3,1,3 3,1,3 2,1,2 2,1,2 1,1,1 2,1,2 1,1,1 2,1,2 4,1,4 4,1,4 4,1,4 4,1, ,1.3 3,1,3 5,1,5 5,1,5 5,1,5 4,1,4 Stato2 D D D R D D R D R D R D Tx-BPDU 1,0,1 1,0,1 1,0,1-1,1,2 1,1,2-2,1,3-1,1,4-1,1,5 Rx-BPDU Stao3 Tx-BPDU ,1,1 2,2,3-1,2,2 1,2,2 1,1,1 1,2,2 1,1,1 1,2,2 1,2,4 1,2,4 2,2,3 2,2,3 1,2,5 1,2,5 1,2,5 1,2,4 4. Ogni bridge aggiorna le PBDU e le inoltra nelle porte D. Le BPDU inviate sono quelle ricevute sulla porta R con ID bridge aggiornato 5. Si valutano le BPDU ricevute

25 Porta 1,1 1,2 1,3 2,1 2,2 2,3 3,1 3,2 4,1 4,2 5,1 5,2 Stato1 D D D D D D D D D D D D Tx-BPDU 1,0,1 1,0,1 1,0,1 2,0,2 2,0,2 2,0,2 3,0,3 3,0,3 4,0,4 4,0,4 5,0,5 5,0,5 Rx-BPDU - 5,1,5 2,1,2 1,1,1 3,1,3 3,1,3 2,1,2 2,1,2 1,1,1 2,1,2 1,1,1 2,1,2 4,1,4 4,1,4 4,1,4 4,1, ,1.3 3,1,3 5,1,5 5,1,5 5,1,5 4,1,4 Stato2 D D D R D D R D R D R D Tx-BPDU 1,0,1 1,0,1 1,0,1-1,1,2 1,1,2-2,1,3-1,1,4-1,1,5 Rx-BPDU ,1,1 2,2,3-1,2,2 1,2,2 1,1,1 1,2,2 1,1,1 1,2,2 1,2,4 1,2,4 2,2,3 2,2,3 1,2,5 1,2,5 1,2,5 1,2,4 Stao3 D D D R D D R B R B R B Tx-BPDU 6. SI settano alcune porte a B in base della priorità delle BPDU ricevute: --B1 ha tutte le porte a D --B2 mantiene le porte#2#3 nello stato D perché in tali porte non riceve trame con priorità maggiore (a parità di costo l ID del bridge è piu piccolo --B3, B4 e B5 settano a B le loro porte#2 perché su queste ricevono BPDU con stesso costo e ID Bridge piu basso

26 Porta 1,1 1,2 1,3 2,1 2,2 2,3 3,1 3,2 4,1 4,2 5,1 5,2 Stato1 D D D D D D D D D D D D Tx-BPDU 1,0,1 1,0,1 1,0,1 2,0,2 2,0,2 2,0,2 3,0,3 3,0,3 4,0,4 4,0,4 5,0,5 5,0,5 Rx-BPDU - 5,1,5 2,1,2 1,1,1 3,1,3 3,1,3 2,1,2 2,1,2 1,1,1 2,1,2 1,1,1 2,1,2 4,1,4 4,1,4 4,1,4 4,1, ,1.3 3,1,3 5,1,5 5,1,5 5,1,5 4,1,4 Stato2 D D D R D D R D R D R D Tx-BPDU 1,0,1 1,0,1 1,0,1-1,1,2 1,1,2-2,1,3-1,1,4-1,1,5 Rx-BPDU ,1,1 2,2,3-1,2,2 1,2,2 1,1,1 1,2,2 1,1,1 1,2,2 1,2,4 1,2,4 2,2,3 2,2,3 1,2,5 1,2,5 1,2,5 1,2,4 Stao3 D D D R D D R B R B R B Tx-BPDU 1,0,1 1,0,1 1,0,1-1,1,2 1,1, Nota: nelle valutazione delle priorità al passo -6 il costo delle Tx-BPDU è incrementato di una unità per tener conto del raggiungimento della LAN in oggetto

27 ..dopo la generazione dell albero q Una trama per la quale non esiste l associazione porta-indirizzo viene spedita in flooding: Il generico bridge inoltra la trama nelle porte R e D ad eccezione della porta dalla quale è stata ricevuta

28 Interconnessione con router

29 Interconnessione con router Permettono di avere domini di broadcast separati e indipendenti per ogni singola rete

30 VLAN Virtual LAN Problema: si vogliono creare LAN virtuali per confinare il dominio broadcast indipendentemente dalla configurazione fisica della LAN Motivo: sicurezza, controllo del traffico, autorizzazioni

31 VLAN q Si partiziona il flusso di rete in sotto-flussi q Ogni flusso è identificato da una divesa VLAN q Si associano le stazioni alle diverse VLAN q L inoltro dei pacchetti viene realizzato non solo in funzione della raggiungibilità fisica della destinazione su una porta, ma anche della VLAN di appartenenza

32 VLAN con Bridge, Hub e Switch --Ipotesi: le stazioni appartengono a due diverse VLAN etichettate come VLAN A e VLAN B --Domanda: cosa succede ad una trama emessa sulla VLAN A dalla prima stazione a sinistra? Caso (a): H1 inoltra la trama attraverso tutte le porte. B1 inoltra la trama a H2 e B2. B2 inoltra la trama ad H4 Caso (B): S1 inoltra la trama alle sue stazioni A e ad S2. S2 inoltra la trama alle sue stazioni A Allora l architettura con switch garantisce una maggiore separabilità dei flussi

33 Come realizzare una VLAN? Sia Bridge che Switch devono conoscere a quale VLAN appartiene ogni stazione..devono mantenere informazioni dell associazione VLAN-Stazione

34 Tre metodi possibili q Associazione indirizzo MAC stazione - VLAN nelle tabelle di inoltro di bridge/switch q Associazione porta - VLAN in bridge/switch (oss: impossibile usare questo metodo nel caso1 perché implica appartenza di tutte la stazioni in una porta alla stessa LAN) q Analisi del protocollo di livello superiore: ---Bisogna analizzare il contenuto del pacchetto ---Poco usato, limite ingegneria del protocollo

35 Come vengono settati i parametri di associazione nei bridge e negli switch? (1)Associazione manuale: l amministratore di rete configura switch/bridge (2)Associazione dinamica: Standard IEEE 802.1Q

36 IEEE 802.1Q: Associazine trama-vlan q Permette di introdurre nella trama un identificativo della VLAN è possibile inserire l ID della VLAN nella trama -> necessario modificare il formato trama: Un campo per specificare che si sta usando il formato trama VLAN Un campo per l ID della VLAN