Università degli Studi di Bergamo

Transcript

1 Università degli Studi di Bergamo Facoltà di Ingegneria Prof. Filippini

2 2! E il primo livello logico della commutazione di pacchetto! Funzioni! Identificare logicamente i bit o gruppi di bit scambiati col livello fisico! Segnalare o correggere gli errori (opzionale)! Multiplazione (opzionale)! Accesso multiplo (opzionale) Livello 7: Applicazione Livello 6: Presentazione Livello 5: Sessione Livello 4: Trasporto Livello 3: Rete Livello 2: Linea Livello 1: Fisico

3 3! Fondamentale: individuare il significato dei bit scambiati col livello fisico!! Soluzione: raggruppare i bit in una struttura dati definita dal protocollo e chiamata trama (2-PDU)! Occorre un mezzo per identificare la posizione della varie trame all interno del flusso di bit! Delimitatori di trama (particolare stringa di bit)! Segnalazioni passate dal livello fisico Liv. 2 Liv. 1 1-SAP

4 4! Il livello fisico con i codici FEC è in grado di ridurre il tasso d errore sul canale fino a ordini di ! Procedura può essere molto costosa in termini di efficienza! e assolutamente insufficiente per il traffico dati (prob. d errore di o minore).! Si utilizza una procedura di recupero mediante rilevazione degli errori e ritrasmissione (ARQ: Automatic Retransmission request)

5 5 Sì => CORRETTO No => ERRORE H. PAYLOAD FCS =? FCS Calcolo e aggiunta della parità Ricalcolo della parità H. PAYLOAD FCS H. PAYLOAD FCS TX RX Canale

6 6! Ciascuna trama ricevuta correttamente viene riscontrata positivamente con un messaggio di (Acknowledgment o ACK)! A volte l errore può essere segnalato da un messaggio detto di NACK (Not ACK)! La mancanza di ACK o la presenza di NACK segnala la necessità di ritrasmettere! La procedura si ripete finché la trama viene ricevuta corretta! Necessita di canale di ritorno e di messaggi di servizio (ACK, NACK)! Nota: anche i messaggi di ACK e NACK possono essere corrotti da errori!

7 7! Queste procedure possono essere attivate a qualunque livello! Storicamente sono state sempre presenti a livello di linea a causa delle cattive linee fisiche del passato! ma è spesso presente a livello di trasporto per recupero end-to-end da parte degli utenti (es. protocollo TCP)! Nei sistemi moderni il recupero d errore a livello di linea è quasi sempre assente (eccezione: WiFi)

8 8! Confronto fra ripetizione sul solo link e sul solo end-to end nel caso L= bit e # hop = 20

9 9! Mantenere la sequenza e non duplicare le trame! Usano i messaggi:! ACK: riscontro positivo! NACK: riscontro negativo! Tre tipologie:! Stop & Wait! Go-Back-N! Selective Repeat

10 10! Utilizza il solo ACK e un contatore di time out! Ogni messaggio ricevuto correttamente è riscontrato dal ricevitore (ACK)! Il trasmettitore trasmette un pacchetto e inizializza un contatore (time-out)! Se il primo evento è! l ACK, trasmette il pacchetto successivo! il time-out, ritrasmette il pacchetto precedente

11 11 time-out ACK ACK! Funziona se time-out > 2! + T ACK

12 12 1 time-out 2 2 ACK ACK ACK! Funziona se time-out > 2! + T ACK! Problema: se si perde l ACK la trama viene ritrasmessa (e ricevuta) di nuovo (duplicazione di pacchetti)! Rimedio: numerazione delle trame (SN)

13 ACK ACK 1 3! Problema: errata interpretazione di un ACK. Il ricevitore crede una trama ricevuta (la 2) mentre non lo è! Rimedio: numerazione anche degli ACK (RN)

14 ACK-1 ACK-2 ACK-3! Efficienza bassa se T <<!! Protocollo non adatto a situazioni con elevato ritardo di propagazione e/o velocità

15 15! IEEE (WiFi)! Distanza radio 250 m! Pacchetti bit! Rate Mb/s! USB! Cavo + hub 30 m! Rate 480 Mb/s! Pacchetti dati bit! IEEE 1394 (Firewire)! Distanza 4.5 m! Rate Mb/s! Pacchetti bit (a 400 Mb/s) bit (a 1600 Mb/s)

16 16 Finestra N pacchetti ! Si possono trasmettere fino a N pacchetti (finestra) senza aver avuto il riscontro

17 17 Finestra (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (2-8) (3-9) (4-10) 8 (5-11) 9 ACK ACK ACK ACK 4 ACK 5 Se non ci sono errori la trasmissione non si ferma mai!!!! Si possono trasmettere fino a N pacchetti (finestra) senza aver avuto il riscontro! Se il riscontro della prima trama arriva prima della fine della finestra, la finestra viene fatta scorrere di una posizione

18 18 Finestra (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) 3! In caso d errore si ricomincia a trasmettere la finestra dalla prima trama non riscontrate ( torna indietro di N trame )! Il time out coincide con la durata della finestra (usato quando non ci sono pacchetti da trasmettere)

19 19 Finestra (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) no ACK! Vengono accettate solo trame in sequenza! Ciò può causare la ritrasmissione di trame corrette, ma semplifica il funzionamento! Permette al ricevitore di ignorare le ricezioni fuori sequenza (l ordine è mantenuto automaticamente)

20 20 Finestra (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (4-10) 8 (4-10) 9 ACK 3 Tutte le trame ricevute correttamente fino a alla 3! Escludendo il fuori sequenza il riscontro (ACK) può essere collettivo! Entro certi limiti, rimedia alla perdita di ACK

21 21! Finestra piccola:! Timeout troppo corto => Ritrasmissioni! Finestra grande:! Tutto bene in assenza d errore! In caso d errore, aumenta il ritardo con cui si scopre e il numero di ritrasmissioni inutili! Uso del NACK

22 22! Abbrevia i tempi di ritrasmissione in caso d errore, evitando di aspettare la fine della finestra! Non è possibile inviare immediatamente il NACK perché il ricevitore dovrebbe conoscere il SN della trama errata, ma se e errata...! Se arriva una trama fuori sequenza, posso ipotizzare che sia andata persa la trama precedente! Non è possibile applicarlo nei meccanismi in cui non è garantita la consegna in ordine (livelli superiori al livello di link)

23 23 Finestra (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (1-7) (2-8) (2-8) (2-8) 2 (2-8) 3 ACK 1 NACK 2 Tutte le trame ricevute correttamente fino a alla 1, errata la 2

24 24! HDLC! Vecchio protocollo di livello di linea ISO (1970)! TCP (Transport Control Protocol)! Protocollo di trasporto a connessione della rete Internet

25 25! Il Go-back-N impone la ritrasmissione anche di pacchetti in realtà ricevuti correttamente! Può essere troppo pesante se gli errori sono molti! Come alternativa è possibile pensare di ritrasmettere i soli pacchetti errati:! Selective Repeat (SR)! Pacchetti fuori sequenza accettati e riordinati.! Informazione di ACK per ogni pacchetto

26 26! La finestra si aggiorna scorrendo sui pacchetti consecutivi ricevuti correttamente (come nel Goback-N)! Si arresta sul primo pacchetto senza ACK (come nel Go-back-N)! Giunti a fine finestra si ritrasmette la finestra senza quelli ricevuti correttamente Finestra (1-5) Finestra (3-7)

27 27! La finestra durante le ritrasmissioni non contiene un numero fisso di pacchetti (quelli corretti non vengono ritrasmessi)! Ciò per evitare che il numero dell ultimo pacchetto della finestra possa slittare all infinito se il primo non è mai corretto Fin. (1-5) 1 5 F. (1-5) 1 F. (1-5) 1 Finestra (1-5) Finestra (6-10)

28 28! Occorre mantenere un buffer per ogni messaggio della finestra! Inoltro ai livelli superiori delle sequenze solo in stretto ordine dall inizio della finestra! Scorrimento corretto della finestra tutte le volte che il primo messaggio viene ricevuto

29 29! ACK singoli per ogni pacchetti! ritrasmissione per i pacchetti senza ACK dopo un timeout (fine della finestra)! ACK cumulati! RN primo pacchetto della finestra da ricevere! Più bitmap delle trame da ricevere nella finestra! NACK! come in Go-back-N RN= ! Attenzione: qui indica solo che la trama è stata persa, non dà riscontro positivo per tutte le trame precedenti

30 30! HDLC! Vecchio protocollo di livello di linea ISO (1970)! TCP (Transport Control Protocol)! Protocollo di trasporto a connessione della rete Internet

31 31! Necessità di inizializzare il protocollo! I numeri SN e RN devono essere inizializzati! Deve esistere un momento di inizio non equivocabile in cui scambiare l informazione per l inizializzazione! Occorre un meccanismo a connessione, connection-oriented

32 32! Richiedono scambi di messaggi per per attivare il canale e inizializzare i contatori SN, RN e altri! E necessario proteggere i messaggi per evitare equivocazioni in caso di errore! Problema principale: garantire che gli stati della connessione (attiva, non attiva) non vengano equivocati

33 33! Solo una stazione (primaria) può iniziare la procedura! La stazione primaria passa attraverso tre stati! La secondaria solo attraverso due! I comandi possono essere ripetuti in caso di mancato ACK

34 34! La procedura viene resa bidirezionale richiedendo l invio del comando e del relativo ACK da entrambe! Doppio riscontro del messaggio