Evoluzione della rete Ethernet

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1 Evoluzione della rete Ethernet

2 Contenuti del corso La progettazione delle reti Il routing nelle reti IP Il collegamento agli Internet Service Provider e problematiche di sicurezza Analisi di traffico e dei protocolli applicativi Multimedialità in rete Tecnologie per le reti future

3 Contenuti del corso La progettazione delle reti Il routing nelle reti IP Il collegamento agli Internet Service Provider e problematiche di sicurezza Analisi di traffico e dei protocolli applicativi Multimedialità in rete Tecnologie per le reti future

4 Argomenti della lezione Richiami sul funzionamento della rete Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet Implicazioni sul cablaggio 10Gb Ethernet

5 La rete Ethernet Nasce a metà degli anni 70, dal progetto di Bob Metcalfe, studente di dottorato al MIT

6 ALOHA È il protocollo ad accesso casuale che ha ispirato Metcalfe Proposto da Norm Abramson per rete wireless nelle Hawaii Trasmissioni indipendenti Rilevazioni delle collisioni

7 ALOHA Quando una stazione ha un pacchetto pronto lo trasmette Se si verifica una collisione, lo ritrasmette con probabilità p dopo un tempo T frame Se non lo ritrasmette (probabilità 1-p), attende il tempo T frame e ripete

8 ALOHA Si ha una trasmissione con successo (senza collisioni) se nessun altro degli N nodi sta già trasmettendo quando il nodo i inizia la trasmissione... Probabilità (1-p) N-1

9 ALOHA... e se nessun nodo inizia la trasmissione durante il tempo T frame di trasmissione del nodo i Probabilità (1-p) N-1

10 ALOHA Poichè il nodo i trasmette con probabilità p, la probabilità di trasmissione con successo èparia: p(1-p) 2(N-1)

11 ALOHA Per un grande numero di nodi attivi (N che tende a infinito), la probabilità p che massimizza la probabilità di trasmissione con successo è pari a: 1/2e (circa 18.5%)

12 Ethernet: CSMA/CD Aumenta l efficienza di ALOHA grazie al Carrier Sense : si rileva la presenza di trasmissioni in atto prima di trasmettere Inoltre, il tempo di attesa cresce esponenzialmente nel caso di collisioni consecutive

13 CS : Carrier Sense QUALCUNO STA TRASMETTENDO? A B C D G F E

14 CS : Carrier Sense IL MEZZO È LIBERO: POSSO INIZIARE LA TRASMISSIONE A B C D G F E

15 MA : Multiple Access (?) BLA BLA BLA... A B C D G F E

16 MA : Multiple Access (?) DOVREI TRASMETTERE, MA DEVO ASPETTARE BLA BLA BLA... A B C D G F E

17 CS : Carrier Sense (II) IL MEZZO È LIBERO IL MEZZO È LIBERO A B C D G F E

18 MA : Multiple Access (!) BLA BLA BLA... BLA BLA BLA... A B C D G F E

19 CD : Collision Detection C È STATA UNA COLLISIONE! C È STATA UNA COLLISIONE! A B C D G F E

20 Annullamento della trasmissione SEQUENZA DI JAMMING SEQUENZA DI JAMMING A B C D G F E

21 Backoff ATTENDO PRIMA DI RIPROVARE ATTENDO PRIMA DI RIPROVARE A B C D G F E

22 Evoluzione della rete Ethernet Progressivo abbandono del mezzo fisico condiviso Link punto-punto su doppino o fibra ottica Hub (concentratori) che ripetono le trame bit a bit BLA BLA BLA...

23 Evoluzione della rete Ethernet Progressivo abbandono della condivisione della banda trasmissiva Bridge 802.1D Switch (realizzazione hardware delle funzioni di inoltro dei bridge) BLA BLA BLA... BLA BLA...

24 Evoluzione della rete Ethernet Aumento della velocità trasmissiva Fast Ethernet (IEEE 802.3u): 100 Mb/s Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z, IEEE 802.3ab, IEEE 802.3x): 1 Gb/s 10Gb Ethernet (IEEE 802.3ae): 10 Gb/s

25 Evoluzione della rete Ethernet Viene mantenuto il formato del pacchetto Vengono modificati alcuni parametri del protocollo

26 Evoluzione della rete Ethernet Fast Ethernet: si riduce il diametro massimo della rete Gigabit Ethernet: si aumenta la durata minima della trasmissione

27 Evoluzione della rete Ethernet 10Gb Ethernet: si abbandona la possibilità di condividere la banda trasmissiva mediante CSMA/CD (rete di soli switch con collegamenti puntopunto full duplex)

28 Autonegoziazione Half duplex/full duplex Su rame e su fibra Velocità Su rame Negoziazione in sequenza da 1Gb/s a 10Mb/s

29 Codifiche di livello fisico per velocità di 1 Gb/s Codifica 8B10B: 1Gb/s su fibra ottica e su rame STP fino a 25 metri Garantisce la trasmissione di un numero di transizioni sufficiente a consentire la sincronizzazione del ricevitore encoder B/10B byte proveniente sequenza di 10 bit dal sottolivello MAC per la trasmissione

30 Codifiche di livello fisico per velocità di 1 Gb/s PAM 5 (5 level pulse amplitude modulation): 1Gb/s su TP cat. 5e Codifica a 5 livelli 8 bit encoder 4 simboli quinari Simboli quinari trasmessi a 125 Mbaud I simboli ridondanti sono usati per forwarding error correction

31 PAM 5 In Gigabit Ethernet su doppino di cat. 5e vengono utilizzate le 4 coppie contemporaneamente

32 PAM 5 Velocità risultante: 125M simboli al sec. (per ogni coppia) x 4 coppie = 500 M simboli quinari/sec. 4 simboli trasportano 8 bit ogni simbolo trasporta in media 2 bit bit rate = 500 M x 2 = 1000 Mb/s

33 Mezzi trasmissivi per Gigabit Ethernet

34 Altre funzionalità Frame bursting Meccanismo di controllo di flusso per link full-duplex (pacchetti pause )

35 Implicazioni sul cablaggio: misure di FEXT Far End cross-talk (telediafonia) Modello trasmissivo:

36 Implicazioni sul cablaggio: misure di Power Sum Contemplano la trasmissione simultanea su tutte le coppie Power Sum NEXT Power Sum ACR Power Sum ELFEXT

37 Esempio: PSELFEXT (Power Sum ELFEXT) ~ ~ ~ ~ ~ ~

38 Delay skew (variazione di ritardo tra le coppie)

39 Categorie 6 e 7, classi E ed F Obiettivo: Consentire la trasmissione di segnali a frequenze superiori a 100 MHz (NOTA: attualmente tutte le codifiche di livello fisico lavorano al di sotto di 100 MHz, comprese Fast Ethernet e Gigabit Ethernet)

40 Categorie 6 e 7, classi E ed F ISO/IEC 11801: Classe E (fino a 250 MHz) Classe F (fino a 600 MHz) TIA/EIA 568 B (addendum 1): Cat. 6 (fino a 250 MHz) Cat. 7 (fino a 600 MHz)

41 Componenti di categoria 6 cat. 5 cat. 6

42 Componenti di categoria 6 cat. 5 cat. 6

43 Evoluzione della rete Ethernet

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