Lan Ethernet. Appunti a cura del prof. Mario Catalano

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1 Lan Ethernet Appunti a cura del prof. Mario Catalano

2 Concetti di base Trasmissione in banda base (non modulata in frequenza) Codifica Manchester Metodo d accesso CSMA/CD Cablaggio : Regola del (5 segmenti, 4 ripetitori, solo 3 popolati) Max 1024 dispositivi! Servizio datagram non confermato.

3 Cablaggi 10base5 con cavi coax (sorpassato!) 10base2 con cavi coax (diversi dal precedente, ma sorpassato lo stesso.) 10/100baseT Molto utilizzato. 10/100baseF a fibra ottica (diversi tipi) GigaEthernet e 10GigaEthernet

4 10/100baseT Utilizza NIC 10/100 Utilizza cavi UTP (non schermati) cat.5 lunghezza massima 100m (per ogni segmento) a 8 conduttori: 2 coppie in trasmissione (1 in riserva) 2 coppie in ricezione (1 in riserva) Connettori RJ45 Utilizza hub o switch (all interno della rete)

5 Piccola LAN che utilizza un Hub Guardate bene questo hub qui. Di porte, ne ha nove. Otto servono per la connessione di computer o di altri dispositivi di rete (ci sono stampanti, ad esempio, che si connettono direttamente all'hub e non ad uno dei computer); il nono, quello a destra, potete utilizzarlo per connettere tra loro due hub, e raddoppiare il numero dei computer della vostra rete.

6 Piccola LAN che utilizza un Hub Quando un dispositivo trasmette, l hub spara su tutte le porte il frame non fa selezione degli indirizzi. Ciò significa che: aumentando il numero di dispositivi, aumentano le probabilità di collisione tra frame

7 Rete LAN che utilizza uno switch Dall aspetto, hub e switch sono praticamente identici, ma: in un hub tutte le comunicazioni, anche quelle unicast, avvengono in broadcast uno switch instrada sulla porta corrispondente le trame unicast, su tutte le porte quelle unknown e quelle broadcast

8 Rete LAN che utilizza uno switch Lo switch divide i domini di collisione. Conviene dunque utilizzare Hub per collegare un piccolo numero di dispositivi di primo livello, mentre gli switch possono collegare più hub ( secondo livello ).

9 Il metodo CSMA/CD Il metodo è probabilistico! Una stazione trasmittente ascolta il canale: se è libero, inizia la trasmissione (CSMA) L ascolto del canale avviene anche durante la trasmissione in hardware attraverso il dispositivo CD (Collision Detector).

10 Il metodo CSMA/CD Quando una stazione deve trasmettere, ascolta il canale: se è occupato, aspetta finché si libera e quindi trasmette; se è libero, trasmette (con probabilità 1, da cui il nome). Se avviene una collisione, la stazione aspetta un tempo random e riprova tutto da capo.

11 Il metodo CSMA/CD Problemi: una stazione A trasmette, e prima che il suo segnale arrivi a B anche B inizia a trasmette, dunque si verifica una collisione. Più alto è il tempo di propagazione fra A e B e più grave è il fenomeno; A e B ascoltano contemporaneamente durante la trasmissione di C, e non appena quest'ultima termina iniziano entrambe a trasmettere: anche in questo caso si verifica una collisione.

12 Il metodo CSMA Infatti, se una stazione A posta ad una estremità della rete inizia a trasmettere al tempo 0, il suo segnale arriva a B (posta all'altra estremità della rete) dopo al tempo T; se un attimo prima di tale istante anche B inizia a trasmettere, la collisione conseguente viene rilevata da B quasi immediatamente, ma impiega una ulteriore quantità T di tempo per giungere ad A, che la può quindi rilevare solo un attimo prima dell'istante 2T. A T Collisione B T

13 Codifica Manchester Vantaggi di tale codifica: facilità di sincronizzazione fra mittente e destinatario; il codice trasmissivo è bilanciato,, cioé vi è uguale energia per lo zero e per l'uno, e quindi la trasmissione di dati, anche se genera diverse quantità di zeri e uni, non produce componenti in corrente continua, molto dannose perché ostacolano la trasmissione dei segnali; è facile rilevare le collisioni. Codifica di Zero + 0,85 V Codifica di Uno 0 V - 0,85 V Durata del bit Durata del bit

14 Come avviene la trasmissione nella LAN Ethernet prima di trasmettere, la stazione aspetta che il canale sia libero; (tempo di back-off) appena è libero inizia a trasmettere; se c'è una collisione, la circuiteria contenuta nel transceiver invia una sequenza di jamming di 32 bit, per avvisare le altre stazioni; se la trasmissione non riesce, la stazione attende una quantità di tempo casuale e poi riprova. (tempo di back-off)

15 Da che cosa dipendono le collisioni? Dal numero di dispositivi collegati, Dal carico di lavoro della rete, Dalla dimensione della rete Le prestazioni osservate sono molto buone, migliori di quelle stimabili in via teorica. La pratica ha mostrato che: può sopportare un carico medio del 30% (3 Mbps) con picchi del 60% (6 Mbps); sotto carico medio: il 2-3% dei pacchetti ha una collisione; qualche pacchetto su ha più di una collisione.

16 Formato del frame Byte: opp. 6 2 opp Preamble Start of frame Indirizzo destinaz. Indirizzo sorgente Lunghezza dei dati Preamble 7 byte tutti uguali a Consente al ricevitore di sincronizzare il suo clock con quello del trasmettitore. Start of frame un byte delimitatore, uguale a Indirizzi gli indirizzi usati sono sempre a 6 byte, (indirizzi MAC). Lunghezza dei dati indica quanti byte ci sono nel campo dati (da 0 a 1500). Dati contiene il campo dati passato dal livello superiore. Pad Se il frame è più corto di 64 byte, con questo campo lo si porta alla lunghezza di 64 byte. Checksumè è un codice CRC come quelli già visti. Dati Pad Checksum

17 Perché c è un limite minimo alla dimensione del frame? Poiché il servizio è non connesso e non confermato (come in tutte le LAN), il mittente deve accorgersi di una collisione PRIMA che finisca la trasmissione. Per questo motivo il frame non può essere troppo corto: altrimenti chiudo la trasmissione prima di sapere se gli ultimi bit sono arrivati a destinazione senza collisioni. Alla fine del frame si manda altri 96 bit (interframe gap): durante questo tempo le altre stazioni non possono trasmettere. Il limite minimo di lunghezza del frame è di 64 B.

18 Fine Presentazione preparata per gli studenti dell ITI E. Medi di S. Giorgio a Cr. (NA)