RETI DI CALCOLATORI E APPLICAZIONI TELEMATICHE

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1 RETI DI CALCOLATORI E APPLICAZIONI TELEMATICHE Prof. PIER LUCA MONTESSORO Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 1

2 Nota di Copyright Questo insieme di trasparenze (detto nel seguito slide) è protetto dalle leggi sul copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle slides (ivi inclusi, ma non limitatamente, ogni immagine, fotografia, animazione, video, audio, musica e testo) sono di proprietà dell autore prof. Pier Luca Montessoro, Università degli Studi di Udine. Le slide possono essere riprodotte ed utilizzate liberamente dagli istituti di ricerca, scolastici ed universitari afferenti al Ministero della Pubblica Istruzione e al Ministero dell Università e Ricerca Scientifica e Tecnologica, per scopi istituzionali, non a fine di lucro. In tal caso non è richiesta alcuna autorizzazione. Ogni altro utilizzo o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente, le riproduzioni su supporti magnetici, su reti di calcolatori e stampe) in toto o in parte è vietata, se non esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da parte degli autori. L informazione contenuta in queste slide è ritenuta essere accurata alla data della pubblicazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non per essere utilizzata in progetti di impianti, prodotti, reti, ecc. In ogni caso essa è soggetta a cambiamenti senza preavviso. L autore non assume alcuna responsabilità per il contenuto di queste slide (ivi incluse, ma non limitatamente, la correttezza, completezza, applicabilità, aggiornamento dell informazione). In ogni caso non può essere dichiarata conformità all informazione contenuta in queste slide. In ogni caso questa nota di copyright e il suo richiamo in calce ad ogni slide non devono mai essere rimossi e devono essere riportati anche in utilizzi parziali Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 2

3 Lezione 17 IEEE 802.3: Ethernet 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 3

4 Lezione 17: indice degli argomenti La rete Ethernet / IEEE Formato del pacchetto Protocollo MAC CSMA/CD Parametri di funzionamento del protocollo Sottostandard di livello fisico 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 4

5 La rete Ethernet / IEEE interfaccia unificata verso il livello network data link fisico LLC MAC ISO CSMA/ CD Logical Link Control ISO ISO TOKEN SU BUS ISO FDDI ISO 9314 TOKEN SU ANELLO Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 5

6 La rete Ethernet / IEEE Nasce all inizio degli anni 80: topologia a bus su cavo coassiale 10 Mb/s, throughput massimo 4 Mb/s protocollo MAC CSMA/CD Successivamente: topologia a stella (cablaggio strutturato) doppini in rame e fibre ottiche evoluzione a 100 Mb/s (802.3u) e 1 Gb/s (802.3z) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 6

7 Formato del pacchetto Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 7

8 ottetti (byte) 7 1 Formato del pacchetto da 0 a 1500 da 0 a 46 4 dati pre. SFD DSAP SSAP len pad FCS (LLC-PDU) Start Frame Delimiter: delimita l inizio della trama Preambolo: permette la sincronizzazione del ricevitore 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 8

9 ottetti (byte) 7 1 Formato del pacchetto da 0 a 1500 da 0 a 46 4 dati pre. SFD DSAP SSAP len pad FCS (LLC-PDU) Source Service Access Point: indirizzo MAC del mittente Destination Service Access Point: indirizzo MAC del destinatario 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 9

10 ottetti (byte) 7 1 Formato del pacchetto da 0 a 1500 da 0 a 46 4 dati pre. SFD DSAP SSAP len pad FCS (LLC-PDU) lunghezza del campo dati dati (Protocol Data Unit) di pertinenza del sottolivello LLC 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 10

11 otteti (byte) 7 1 Formato del pacchetto da 0 a 1500 dati pre. SFD DSAP SSAP len pad FCS (LLC-PDU) se necessario, allunga il pacchetto affinché sia lungo almeno 64 ottetti Frame Check Sequence: codici per il controllo degli errori di trasmissione da 0 a Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 11

12 Protocollo MAC CSMA/CD 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 12

13 CS : Carrier Sense QUALCUNO STA TRASMETTENDO? A B C D G F E 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 13

14 CS : Carrier Sense IL MEZZO È LIBERO: POSSO INIZIARE LA TRASMISSIONE A B C D G F E 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 14

15 MA : Multiple Access (?) BLA BLA BLA... A B C D G F E 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 15

16 MA : Multiple Access (?) BLA BLA BLA... DOVREI TRASMETTERE, MA DEVO ASPETTARE A B C D G F E 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 16

17 CS : Carrier Sense (II) IL MEZZO È LIBERO IL MEZZO È LIBERO A B C D G F E 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 17

18 MA : Multiple Access (!) BLA BLA BLA... BLA BLA BLA... A B C D G F E 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 18

19 CD : Collision Detection C È STATA UNA COLLISIONE! C È STATA UNA COLLISIONE! A B C D G F E 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 19

20 Annullamento della trasmissione SEQUENZA DI JAMMING SEQUENZA DI JAMMING A B C D G F E 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 20

21 ATTENDO PRIMA DI RIPROVARE Backoff ATTENDO PRIMA DI RIPROVARE A B C D G F E 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 21

22 Parametri di funzionamento del protocollo 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 22

23 Collision detection Una stazione può rilevare una collisione confrontando il segnale da essa generato con quello effettivamente presente sul mezzo fisico La stazione può rilevare la collisione soltanto durante la trasmissione Bisogna considerare il tempo di propagazione del segnale 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 23

24 Caso limite A B rete di estensione massima 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 24

25 Caso limite IL MEZZO È LIBERO: POSSO INIZIARE LA TRASMISSIONE A B 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 25

26 Caso limite BLA BLA BLA... ASCOLTO SE IL MEZZO È LIBERO A il segnale si propaga B 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 26

27 Caso limite BLA BLA BLA... IL MEZZO È LIBERO: POSSO INIZIARE LA TRASMISSIONE A il segnale si propaga B 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 27

28 Caso limite BLA BLA BLA... BLA BLA BLA... A B collisione! 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 28

29 Caso limite BLA BLA BLA... C È STATA UNA COLLISIONE! A B inizio del pacchetto di B sequenza di jamming 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 29

30 Caso limite C È STATA UNA COLLISIONE! A B 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 30

31 Caso limite A sequenza di jamming B 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 31

32 Collision window È la finestra temporale durante la quale una stazione, durante la trasmissione, rileva le possibili collisioni otteti (byte) da 0 a 1500 da 0 a 46 4 dati pre. SFD DSAP SSAP len pad FCS (LLC-PDU) collision window 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 32

33 Collision window Velocità trasmissiva: 10 Mb/s Bit time: 100 ns (1 / 10 Mbit/s) Dimensione minima di un pacchetto 512 bit Durata minima della collision window: 100 ns 512 bit = 51.2 µs 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 33

34 Durata minima della trasmissione Durata minima della trasmissione 100 ns 576 bit = 57.6 µs Tempo utile per rilevare le collisioni 57 µs (0.6 µs di margine di sicurezza) ottetti (byte) da 0 a 1500 da 0 a 46 4 dati pre. SFD DSAP SSAP len pad FCS (LLC-PDU) dimensione minima: = 576 bit 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 34

35 Round trip delay È il tempo di propagazione del segnale sul cavo nel caso peggiore A andata B ritorno 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 35

36 Path Delay Value (PDV) È il massimo round trip delay Deve essere inferiore alla durata minima della trasmissione: 57 µs 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 36

37 Estensione massima teorica Velocità di propagazione: v p m/s Estensione massima teorica: L max = v p PDV / 2 = m/s 57 µs / km A L max B 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 37

38 Estensione massima in pratica Il segnale si attenua troppo e deve essere amplificato dai repeater A repeater B t 5.3 µs L max 2 km 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 38

39 Repeater 7 applicazione applicazione 7 6 presentazione presentazione 6 5 sessione sessione 5 4 trasporto trasporto 4 3 network network 3 2 data link data link 2 1 fisico fisico fisico fisico Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 39

40 Repeater Amplificazione, ripristino della simmetria e del sincronismo del segnale Carrier Sense e ripetizione delle trame su tutte le porte (eccetto quella di arrivo) Rigenerazione del preambolo Estensione a 96 bit dei frammenti di collisione Collision Detection e generazione della sequenza di jamming Funzioni di test 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 40

41 Inter Packet Gap (IPG) pacchetto 1 pacchetto 2 pacchetto n Inter Packet Gap: minimo 9.6 µs t Lo standard definisce un massimo Path Variability Value (PVV, misura della riduzione di IPG da parte dei componenti della rete) di 4.9 µs per salvaguardare l IPG 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 41

42 Sottostandard di livello fisico 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 42

43 Sottostandard di livello fisico Tutti i sottostandard lavorano a 10 Mb/s Codifica di livello fisico: Manchester Frequenza fondamentale del segnale: 10 MHz 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 43

44 10BASE-5, 10BASE-2 Entrambi basati su coassiale 10BASE-5: cavo thick (spesso), lunghezza massima 500 m, utilizzato per le dorsali, obsoleto 10BASE-2: cavo thin, sottile, lunghezza massima 185 m, utilizzato per il cablaggio fino ai posti di lavoro, in disuso Non più conformi con gli standard per cablaggio strutturato 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 44

45 Standard per fibra ottica FOIRL: usa la fibra ottica per connettere i repeater 10baseFL: è un evoluzione del FOIRL per connettere repeater o stazioni 10baseFB: è uno standard in fibra ottica con caratteristiche di fault tolerance distanza massima: 2 km 10baseFP: è uno standard che fa uso di stelle ottiche passive (in disuso) 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 45

46 10BASE-T Usa il doppino (T: Twisted pair ) di categoria 3 o superiore Lunghezza massima 100 m Topologia stellare con repeater (detto in questo caso hub o concentratore ) al centro Conforme agli standard di cablaggio strutturato 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 46

47 10BASE-T Tx Rx Rx Tx repeater 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 47

48 10BASE-T: ripetizione delle trame repeater 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 48

49 10BASE-T: collisione repeater 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 49

50 Lezione 17: riepilogo La rete Ethernet / IEEE Formato del pacchetto Protocollo MAC CSMA/CD Parametri di funzionamento del protocollo round trip delay, PDV, PVV Sottostandard di livello fisico standard per cavo coassiale, fibra ottica e doppino 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 50

51 Reti di Computer Bibliografia Parte del capitolo 4 Libro Reti locali: dal cablaggio all internetworking contenuto nel CD-ROM omonimo Capitolo 6, 7 e Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 51

52 Come contattare il prof. Montessoro Telefono: Fax: URL: Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 52