LAN IEEE (Ethernet) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 1

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1 LAN IEEE (Ethernet) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 1

2 LAN Ethernet - IEEE Architettura di LAN pensata per bus broadcast a 10 Mb/s Nata come Ethernet (Xerox-Intel-Digital) Standardizzata agli inizi degli anni 80 come IEEE Ha avuto notevole successo e diverse estensioni Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 2

3 Protocollo Ethernet - IEEE Il protocollo d accesso è la variante 1-persistent del CSMA-CD Se al momento del comando di trasmissione il canale è sentito libero, si trasmette effettivamente Se al momento della trasmissione il canale è sentito occupato, si attende la fine e poi si trasmette Se si scopre la collisione, la trasmissione viene abortita, non prima di aver trasmesso altri 32 bit (jamming sequence) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 3

4 Protocollo Ethernet - IEEE I tempi vengono misurati in unità di 51.2 µs, dette slots (niente a che vedere con gli slots TDMA) uno slot è pari al tempo di trasmissione di 512 bit A seguito di una collisione la trasmissione viene ritentata dopo X time slots X è scelto fra 0 e 2 K con K minimo fra il numero di collisioni consecutive e 10 (exponential binary backoff) Sono consentiti fino a 16 tentativi Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 4

5 Protocollo Ethernet - IEEE Il back-off esponenziale tende a scaricare la rete in caso di collisione (dirada i tentativi di accesso) ma crea un comportamento diverso fra gli utenti facilitando l accesso a chi l ha già avuto (K basso) rispetto a chi ha provato e ha fallito (K alto) Miglioramenti vengono introdotti nel (WLAN) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 5

6 La trama Ethernet IEEE la minima lunghezza della trama MAC è di 512 bit (slot) pari a 51.2 µs la velocità di propagazione media è di 2 x 10 8 m/s (5 µs/km) ne segue una distanza massima teorica di 5 Km con i ritardi negli apparati si fissa il diametro a 2.5 Km 7 Sync SD Destinaz. Sorgente Length payload PAD 4 FCS Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 6

7 La trama Ethernet IEEE Sync SD Destinaz. Sorgente Length payload PAD 4 FCS IFS Sync è composto da 7 bytes contenenti SD è il byte Il massimo payload è di 1500 byte Il PAD serve ad aggiungere byte per raggiungere la minima lunghezza di trama Il campo Length misura il payload (senza padding) IFS: Inter Frame Spacing: silenzio di almeno 9.6 µs Il primo bit trasmesso di ogni ottetto è il meno significativo (regola canonica) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 7

8 La trama Ethernet 7 Sync SD Destinaz. Sorgente Ethertype payload 4 FCS IFS Ethernet è una realizzazione prestandard ancora usata da IP la trama differisce nell uso del campo lunghezza qui chiamato Ether-type. Serve per multiplare direttamente senza far uso di LLC ed è passato dal protocollo sovrastante Ether-type Internet Protocol protocollo X protocollo ARP protocollo RARP Si distingue dal perché i valori sono maggiori di 1536 (hex 0600) (max lungh) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 8

9 Livello fisico Base5/2 router la versione 10Base5 utilizza cavi coassiali max 500 m il grosso cavo non raggiunge la scheda di rete esiste un transceiver che è connesso alla scheda di rete Obsoleto la versione 10Base2 utilizza cavi coassiali thin, max 185 m Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 9

10 Livello fisico Base5/2 router I cavi coassiali hanno il vantaggio di essere flessibili La rete può essere espansa facilmente La ricerca dei guasti è complicata Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 10

11 Livello fisico BaseT HUB Σ router Utilizza due doppini di categoria 3 per ogni postazione uno per TX e uno per RX connessi a un HUB centrale che provvede la connessione a bus a una distanza massima di 100 m (norme del cablaggio strutturato) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 11

12 Livello fisico BaseFP HUB Σ router Analogo al precedente ma i doppini sono sostituiti da due fibre una per TX e una per RX connessi a un HUB centrale che provvede la connessione a bus ottico Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 12

13 Livello fisico BaseFB utilizza fibre per il backbone fino a 1 Km router Hub Hub Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 13

14 Il repeater bit Repeater Store and forward dei bit Ha lo scopo di estendere il raggio fisico della trasmissione non è un semplice amplificatore rigenera il segnale (riceve e trasmette i bit) esegue il forwarding dei bit in modo broadcast (su tutte le porte) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 14

15 Il repeater repeater Esegue altre funzioni non propriamente fisiche ricostruisce il preambolo (mangiato in acquisizione sync) (può portare fino 7 byte di ritardo) per ogni collisione presunta applica la sequenza di jamming (96 bit) su tutte le porte filtra le trame non conformanti può partizionare le porte (comodo per la ricerca dei guasti) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 15

16 Il repeater repeater nelle strutture ad HUB trova posto nell HUB stesso realizza la somma dei segnali (BUS) elettronicamente Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 16

17 Configurazione Versione base max round trip 49.9 micros Max 4 ripetitori in cascata max. numero di segmenti 5 (di cui max 3 coax) max 500 m coax max 100 m UTP max 1000 m fibra (scende a 3 il max ripetitori) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 17

18 Estensione della LAN mediante bridge IEEE 802.1D Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 18

19 Bridge Il raggio d azione dei protocolli di accesso multiplo si rivela troppo limitato Occorrono meccanismi per estendere le proprietà tipiche della LAN congiungendo diversi domini di accesso multiplo (domini di collisione) attraverso i bridge che operano in modalità store and forward Dominio a bridge Dominio c Dominio b Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 19

20 Bridge IP ARP IP ARP LLC Bridge LLC MAC MAC MAC relay MAC MAC Livello 1 Livello 1 Livello 1 Livello 1 Dominio a Dominio b Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 20

21 Differenza fra Repeater e Bridge bit Repeater Store and forward dei bit trame Bridge Store and forward dei pacchetti Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 21

22 Transparent Bridging 802.1D Dominio a bridge Dominio c Dominio b Si vuole mantenere la trasparenza rispetto all utente non va introdotta nessuna trama di livello di routing Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 22

23 Transparent Bridging Dominio a bridge Dominio c Dominio b Mantenere l instradamento broadcast mantiene la stessa capacità anche se le dimensioni aumentano Si è scelto di effettuare instradamento (filtraggio) sulla base dell indirizzo MAC di destinazione Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 23

24 Transparent Bridging Per effettuare instradamento servono le tabelle di routing Tabella di routing Tabella di routing MAC address 1 porta di uscita A MAC address 2 porta di uscita B MAC address 3 porta di uscita C L utente deve essere raggiunto ovunque nella LAN (mobilità dei terminali) L informazione delle tabelle di routing deve essere aggiornata dinamicamente e automaticamente Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 24

25 Bridge: apprendimento Il bridge vede tutte le trame sul Dominio verso il quale ha una porta e registra nelle tabelle gli indirizzi MAC sorgente e la porta attraverso il quale il traffico è osservato la registrazione ha una validità limitata nel tempo Porta 1 Bridge Porta 3 Porta 2 Porta 4 Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 25

26 Bridge: forwarding per ogni trama ricevuta si verifica se il MAC di destinazione è nelle tabelle. Se si, si effettua l instradamento (se è il caso) sulla porta corretta. Se no, la trama è inviata su tutte le altre porte Porta 1 Bridge Porta 3 Porta 2 Porta 4 Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 26

27 Bridge: rete ad albero La procedura funziona se la rete di LAN ha una topologia ad albero (nessun cammino chiuso); altrimenti le trame broadcast e le trame la cui destinazione non è nel database vengono ritrasmesse indefinitamente può nascere il broadcast storm quando le trame si moltiplicano bridge Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 27

28 Bridge: spanning tree Ma le topologie magliate servono per affidabilità e flessibilità Soluzione: i bridge rendono inattive alcune porte in modo da ridurre la rete ad albero nel funzionamento normale eseguendo periodicamente (tipicamente ogni 2 secondi) un protocollo (spanning tree 802.1D) bridge Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 28

29 Entità Bridge Le entità che eseguono il protocollo Spanning Tree accedono al SAP LLC con indirizzo 42 il MAC deve riconoscere le trame spanning tree si assegna un indirizzo MAC multicast c Entità bridge LLC LLC MAC relay MAC MAC Entità bridge LLC LLC MAC relay MAC MAC Livello 1 Livello 1 Livello 1 Livello 1 Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 29

30 Messaggi dell entità Bridge I messaggi che le entità si scambiano sono chiamate Bridge PDU Campi aggiornati Configuration BPDU Protocol ID Version BPDU type Flags Root identifier Root path cost Bridge identifier Port ID Message Age Max Age Hello time Forward delay Destinaz. Sync SD Multicast c2 Sorgente Length DSAP SSAP Contr BPDU FCS Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 30

31 Meccanismo di definizione dell albero root port A blocked port Root bridge Designated bridge designated port root port Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 31

32 Bridge: passi dello spanning tree La configuration BPDU viene emessa dal root bridge se arrivano BPDU con root identifier diversi viene considerato root bridge quello che ha identificativo minore 16 bit 48 bit Priorita Bridge MAC Address Root Identifier Il campo Priorità è impostabile dall amministratore di rete. Il Bridge MAC Address corrisponde al più piccolo tra i MAC Address unicast delle porte del Bridge. Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 32

33 Selezione della Root Port Dalle BPDU ricevute ciascun Bridge identifica la sua porta più vicina al Root Bridge come Root Port. La distanza è espressa in termini di costo tramite il parametro Root Path Cost, e, a parità di costo dei diversi link (situazione comune nelle reti locali) corrisponde al numero di hop attraversati effettua il forwarding delle BPDU aggiornando il root path cost (Root path cost) T = (Root path cost) R + costo del nuovo hop Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 33

34 Esempio: selezione delle root port root port 2 BPDU costo 0 Root bridge 3 BPDU costo 3 root port C A 1 BPDU costo 0 root port B D Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 34

35 Esempio: selezione delle root port root port costo 0 Root bridge root port costo 3 C 7 BPDU costo 4 A 4 BPDU costo 1 5 BPDU costo 2 B root port costo 0 root port 8 BPDU costo 1 D 6 BPDU costo 4 Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 35

36 Selezione della Designated Port Per i messaggi ricevuti sulle port non root il bridge conosce le distanze dal Root dei bridge adiacenti. Se possiede una porta con distanza minore quella diventa la Designated Port e lui il Designated Bridge, cioè il bridge che inoltra da quel segmanto di LAN A pari distanza si sceglie il bridge con minor ID Tutte le altre porte sono bloccate Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 36

37 Esempio: selezione delle root port root port costo 0 A 4 BPDU costo 1 5 BPDU costo 2 Root bridge B designated bridge and port root port costo 0 root port costo 3 root port 8 BPDU costo 1 D C 7 BPDU costo 4 6 BPDU costo 4 designated bridge and port Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 37

38 Esempio: selezione delle root port root port costo 0 A 4 BPDU costo 1 5 BPDU costo 2 Root bridge B designated bridge and port root port costo 0 costo 3 root port 8 BPDU costo 1 D C 10 BPDU costo 3 root port 9 BPDU costo 2 designated bridge and port Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 38

39 Protocollo spanning tree I parametri dello spanning tree sono memorizzate per un certo tempo (tipico 20 s) Le Configuration BPDU vengono generate periodicamente (tipico ogni 2s) vengono inoltrate con una ritardo minimo di 1 s dalla precedente e i parametri riaggiornati solo se i parametri trasportati non sono peggiorati Se i parametri memorizzati scadono la procedura si reinizializza, il bridge ritiene di essere il root bridge ed emette BPDU Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 39

40 Protocollo spanning tree Se un bridge si accorge di un cambiamento nella topologia emette una trama detta Topology Change Notification (BPDU type 80-00) che viene propagata al root, il quale rigenera le Configuration BPDU con un flag alzato Lo sblocco delle porte è temporizzato (tipico 15 s) i ritardi nelle varie fasi limitano il diametro della bridged LAN in numero di bridge attraversati (raccomandati max 7) Procedure di questo genere sono difficilmente applicabili a grandi reti) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 40

41 Segmentazione di domini di accesso multiplo I bridge sono anche usati per segmentare una LAN in più domini di accesso multiplo Bridge Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 41

42 Segmentazione di domini di accesso multiplo Il traffico massimo S M smaltibile in un dominio di accesso multiplo sia indipendente dalla dimensione e dagli utenti Se α è la frazione di traffico che esce da un dominio uniformemente diretta verso gli altri domini, e X è il massimo traffico smaltibile dal dominio segmentato deve essere S M = X ( 1 α ) + Xα + Xα = X (1 + α) traffico interno traffico uscente traffico entrante Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 42

43 Segmentazione di domini di accesso multiplo Il nuovo traffico smaltibile da un dominio diventa dunque X S = M 1 + α E, se la partizione è in N parti il nuovo traffico massimo totale è S' M NS = M 1+ α NS NS M M /2 per per α = 0 α = 1 Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 43

44 Collocazione dei bridge I bridge trovano posto spesso nell HUB insieme al (ai) repeater e sono connessi da backbone Bridge Bridge Repeater Repeater Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 44

45 Layer two switches In alcune soluzioni commerciali i terminali sono connessi direttamente ai bridge eliminando i ripetitori Bridge Bridge Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 45

46 Layer two switches ed è stata introdotta, con i mezzi trasmissivi che lo consentono, es. con doppini, la modalità di funzionamento in full-duplex (802.3x), previa disabilitazione del CD e loopback Questa modalità può essere usata anche in collegamenti backbone punto-punto Funzionamento normale half-duplex Funzionamento full-duplex Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 46

47 Layer two switches In questo modo il dominio di accesso multiplo viene eliminato e il traffico a disposizione del singolo utente è di 10 Mb/s pieni (all interno del bridge) soluzione completamente switched Bridge Bridge Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 47

48 Bridge con MAC diversi IP ARP IP ARP LLC Bridge LLC MAC1 MAC1 MAC relay MAC2 MAC2 Livello 1 Livello 1 Livello 1 Livello 1 Dominio a Dominio b La funzione relay deve operare il cambiamento di trama MAC e il ricalcolo del FCS Non può effettuare la segmentazione Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 48

49 Half Bridge Creano una LAN a estensione geografica Connette due metà di un bridge a lunga distanza tramite tunnel punto-punto o con reti esistenti (X.25, Frame Relay, IP, HDLC) LAN unica Half bridge Half bridge Dominio a Dominio b Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 49

50 Half Bridge Imbusta la trama MAC nei servizi offerti da collegamenti a lunga distanza Half Bridge MAC relay MAC Livello 3 Livello 2 Livello 1 Livello 1 Half Bridge MAC relay Livello 3 MAC Livello 2 Livello 1 Livello 1 Dominio a RETE o punto-punto Dominio b MAC Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 50

51 Aggiunte successive allo standard Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 51

52 Fast Ethernet E l estensione del alla velocità di 100 Mb/s. Ciò non consente l interoperabilità con versione a 10 Mb/s a livello fisico Per mantenere l interoperabilità a livello Bridge viene mantenuta la trama MAC della versione a 10 Mb/s, anche nelle lunghezze ammesse Viene poi usato lo stesso MAC ma si riduce il raggio d azione a 250 m Eth. a 10 Mb/s bridge Eth. a 100 Mb/s 2.5 Km 250 m Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 52

53 Fast Ethernet Introduce una suddivisione nel livello fisico MAC Physical Medium Independent Physical Medium Dependent Carrier Sense, Collision Detect,.. Interfaccia indipendente dal mezzo trasmissivo ttrasmettitori, modulatori, codifica di linea,. Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 53

54 Fast Ethernet 100BaseTX e FX La 100BaseTX utilizza UTP o STP di categoria 5 100BaseTX repeater TX RX 100 Mb/s 100 Mb/s La 100BaseFX utilizza fibre multimodali 62.5/ BaseFX repeater TX RX 100 Mb/s 100 Mb/s Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 54

55 Fast Ethernet 100Base4T Utilizza il vecchio cablaggio di categoria 3 della rete 10BaseT a 4 coppie 10BaseT repeater TX RX 10 Mb/s 10 Mb/s 100Base4T TX RX 33.3 Mb/s repeater TX-RX TX-RX Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet Mb/s 33.3 Mb/s

56 Fast Ethernet: configurazioni miste Bridge shared 10 Mb/s shared repeater 100 Mb/s repeater Bridge switched 100 Mb/s Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 56

57 Giga Ethernet A fine 98 è stato introdotto lo standard 802.3z in cui le funzionalità CSMA-CD sono state estese a 1 Gb/s Per mantenere lo stesso MAC ma evitare di ridurre il diametro della rete a 25 m si aumenta la dimensione dello slot (e della minima trasmissione sul canale) da 512 bit a 512 byte per non aumentare la minima dimensione della trama (512 bit) si ricorre a una tecnica nota come carrier extension, trasmettendo portante fino a che si è raggiunto 512 byte trama carrier extension 512 byte t Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 57

58 Giga Ethernet trama carrier extension 512 byte t Ai fini del protocollo, della scoperta della collisione etc, il diametro di rete resta 200 m L efficienza scende con le trame corte (la carrier extension è uno spreco) Con le trame lunghe almeno 512 byte non c è carrier extension e non c è spreco Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 58

59 Frame bursting Per alzare l efficienza si consente a un terminale la trasmissione di trame multiple alzando il limite del burst fino a bit (8192 byte, precedente 1550 byte) La prima trama deve sottostare comunque alla regola del carrier extension Max trama byte trama carrier extension trama trama 512 byte 8000 byte L impiego è pensato sprattutto per i backbone t Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 59

60 Controllo del MAC E stata introdotta la possibilità di inserire uno strato di controllo fra MAC e LLC o altro utente MAC LLC MAC relay MAC Control MAC Le entità MAC control si scambiano PDU che vanno multiplate con le PDU degli strati superiori. Come fare senza LLC? Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 60

61 Trama per il controllo del MAC Le trame destinate all entità di controllo vengono multiplate col campo Type (valore 8808) come le trame Ethernet Destinaz. unicast Sync SD multicast Può Sorgente Protoc. Codice 8808 operazione Parametro PAD FCS dipendere dal codice Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 61

62 Controllo di flusso Nei bridge che connettono segmenti di LAN a velocità diverse può accadere che una porta a bassa velocità venga congestionata. In questo caso il MAC Control può effettuare controllo di flusso 10 Mb/s Bridge A Dati 100 Mb/s Pause Bridge B Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 62

63 Controllo di flusso sui dati E effettuato attraverso il MAC Control Con codice 0001 che indica un messaggio di PAUSE con l indicazione del tempo di pausa in slot Il tempo può essere esteso o annullato con un altro pacchetto PAUSE Destinaz. Multicast 01-c2-80 Sorgente Protoc. Code Pause Sync SD time PAD FCS PAUSE (slot) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 63

64 Controllo di flusso sui dati E consentito solo in modalità full-duplex La trama è indirizzata a un indirizzo multicast esplicitamente previsto non viene inoltrata dai bridge Destinaz. Multicast 01-c2-80 Sorgente Protoc. Code Pause Sync SD time PAD FCS PAUSE (slot) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 64

65 Link aggregation (802.3ad) E stata introdotta la possibilità di inserire uno strato di aggregazione dei link fra il MAC e i suoi clienti in modo da poter usare link paralleli nei collegamenti punto-punto full-duplex (load sharing) IP LLC MAC relay MAC Control (optional) MAC PHY Link aggregation sublayer (optional) MAC Control (optional) MAC PHY MAC Control (optional) MAC PHY collegamenti verso un unico apparato remoto Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 65

66 Link aggregation Lo strato distribuisce le trame fra i diversi MAC (inverse multiplexing) Ha un suo indirizzo MAC usato dai suoi clienti anche le porte MAC hanno un loro indirizzo usato dalle entità del substrato per colloquiare e stabilire la aggregazione L ordine di ingresso deve essere mantenuto per ogni Source e Destination Address e priorità ciò è fatto utilizzando per questi flussi una sola porta MAC sottostante (la velocità non si alza) Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 66

67 Le Virtual LAN 802.1Q Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 67

68 VLAN Le VLAN sono un meccanismo per fare coesistere su una unica Bridged LAN fisica diverse LAN logiche in modo che non inter-comunichino a livello MAC Relay Sono un meccanismo di multiplazione di LAN su un unica struttura fisica Le diverse VLAN possono colloquiare solo attraverso i router Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 68

69 VLAN a livello fisico Multiplazione (separazione) fisica, ossia a divisione di spazio VLAN-1 Separazione fisica le trame circolano su segmanti diversi VLAN-2 Bridge repeater repeater Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 69

70 VLAN a livello logico Multiplazione logica. Le trame delle due VLAN circolano sullo stesso segmento VLAN-1 VLAN-2 Bridge repeater In pratica impostando l indirizzo MAC, terminali sullo stesso segmento possono ancora parlare Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 70

71 VLAN: meccanismi di separazione Come separare le VLAN in modo trasparente all utente? La separazione logica fra le VLAN può essere fatta sulla base di Caratteristiche delle trame e dei terminali posizione fisica porta d accesso indirizzo MAC servizio (protocollo) trasportato protocollo TCP, UDP, RTP, HTTP, telefonia Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 71

72 VLAN: meccanismi di separazione La separazione logica (VLAN) richiede coordinamento fra bridge negli instradamenti VLAN A VLAN A Bridge Bridge VLAN B VLAN B Come coordinare gli instradamenti? Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 72

73 VLAN: meccanismi di separazione Coordinare gli instradamenti sulla base delle caratteristiche rende l instradamento complesso lento difficile da configurare Occorre anche configurare lo spanning tree, uno per ciascuna VLAN Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 73

74 VLAN: tagging E più efficace prevedere una marcatura esplicita (tagging) delle trame delle diverse VLAN primo bridge ultimo bridge tagging forwarding untagging Caratte ristiche Per trasparenza verso gli utenti il tag può anche essere inserito e tolto dagli end point bridge Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 74

75 TAG IEEE 802.1Q IP LLC MAC relay MAC VLAN MAC Ethernet VLAN Header è un sottostrato del MAC PHY 2 Tag Control Inf Length/type RIF (facolt.) Canonical Format Id bit Priority VID CFI VLAN Id. 0 no VLAN 1 default fff reserved Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 75

76 TAG IEEE 802.1Q IP LLC MAC relay MAC VLAN MAC Ethernet PHY Ether Type Sync SD Destinaz. Sorgente Type 8100 TAG contr Length type Payload FCS Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 76

77 Descrizione delle VLAN Ciascuna VLAN è descritta nei bridge da un Member Set, ossia l insieme delle porte attraverso le quali si raggiungono gli appartenenti alla VLAN un Untagged Set ossia l insieme delle porte del Member Set attraverso le quali le trame vanno trasmesse senza TAG Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 77

78 Operazioni in ingresso La porta d ingresso classifica le trame (assegna un VID) se non sono taggate può usare diversi criteri per assegnare il tag la porta fisica l indirizzo MAC il servizio (protocollo) trasportato default: classificazione associata alla porta fisica La porta d ingresso può filtrare le trame la cui VLAN non include la porta di ricezione nel Member Set può rigenerare ( o assegnare) priorità Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 78

79 Forwarding Il forwarding segue le regole classiche dei bridge Instrada sullo spanning tree della VLAN Filtra la trama se la porta di destinazione non è nel Member Set della VLAN Toglie il TAG se la porta di destinazione è nell Untagged Set della VLAN Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 79

80 Esempio VLAN A VLAN A Bridge 802.1Q Bridge 802.1Q VLAN C VLAN B VLAN B VLAN-aware stations VLAN C unaware stations Le trame delle VLAN A e B sono tagged, quelle della C no Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 80

81 Interazioni con lo spanning tree Possono verificarsi casi di incongruenza se lo ST cambia la configurazione Incongruenza se lo ST taglia qui Bridge 802.1Q Bridge 802.1Q VLAN A unaware stations VLAN B unaware stations Bridge unaware OK se lo ST taglia qui Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 81

82 Priorità I bridge possono implementare diverse code con priorità di servizio Le priorità delle code corrispondono alle priorità di servizio mappate nel tag header 802.1Q Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 82