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1 Politecnico di Milano Sede di Cremona A.A. 2010/11 Corso di RETI DI COMUNICAZIONE E INTERNET Modulo 1 Martino De Marco (demarco@cremona.polimi.it, demarco@ictc.it) Parte 3 RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 0

2 Programma del corso 1 - RETI E SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONI 1.1 Servizi di telecomunicazioni 1.2 Caratterizzazione delle reti di telecomunicazioni 1.3 Protocolli di comunicazione 2 - RETI DATI IN AREA GEOGRAFICA (WAN) 2.1 Il livello data-link 2.2 Il livello di rete 2.3 Valutazione delle prestazioni 2.4 Cenni sull evoluzione delle reti dati in area geografica 3 - RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) 3.1 Architetture e protocolli per LAN 3.2 LAN IEEE Wireless LAN 3.4 Interconnessione LAN (bridging e routing) 4 - FONDAMENTI DI TELEFONIA FISSA E MOBILE 4.1 Reti fisse analogiche e digitali 4.2 Reti radiomobili 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 1

3 Indice Generalità sulle reti locali Ethernet / IEEE Bridging e switching Virtual LAN LAN Ethernet a 100 Mbps e 1000 Mbps 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 2

4 Generalità Definizione Sistema di comunicazione tra apparecchiature indipendenti entro un'area limitata che utilizza un canale fisico ad alta velocità con basso tasso d'errore Attributi di una LAN Affidabilità: schede di LAN oggi prodotte con garanzia illimitata Flessibilità: utilizzate per applicazioni molto diverse (LAN di PC, integrazione PC-mainframe, ecc.) Modularità: componenti di diversi costruttori utlizzabili Espandibilità: crescita graduale della rete nel tempo Gestibilità: componenti delle LAN tali da essere gestiti in remoto con il protocollo SNMP (Applicativo basato su UDP/IP) Economicità: elemento chiave per la diffusione delle LAN 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 3

5 Il progetto IEEE 802 Struttura generale del progetto Interfaccia unificata con il livello network LIVELLO NETWORK LLC MAC Logical Link -Control ISO FDDI LIVELLO DATA LINK ISO CSMA/CD ISO ISO ISO TOKEN BUS TOKEN RING DQDB Tecnologie trasmissive differenziate ISO 9314 LIVELLO FISICO FDDI 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 4

6 Il progetto IEEE 802 Comitati IEEE per standardizzare l'evoluzione delle LAN (e MAN) Overview, Architecture, Bridging and Management Logical Link Control CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 802.3u 100BaseT; 802.3z 1000BaseT Token Bus Token Ring 802.6: DQDB (Distributed Queue Dual Bus) - MAN Altri comitati Broadband technical advisory group Fiber-optic technical advisory group Integrated data and voice networks Network security Wireless network WiFi VG AnyLAN Cable-TV based broadband communication network Wireless Personal Area Network (Bluetooth) Broadband Wireless Access WiMax 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 5

7 Il progetto IEEE 802 IEEE Specifiche generali del progetto IEEE Part A: Overview and Architecture Part B: Addressing, Internetworking and Network Management Part C: MAC Bridges Obiettivo: LAN e MAN devono fornire interfaccia unificata verso il livello Network, nonostante le diverse tecnologie trasmissive Mezzo: livello Data Link diviso in LLC (Logical Link Control) Comune a tutte le LAN MAC (Medium Access Control) Specifico per la singola LAN 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 6

8 LLC Sottolivello LLC (Logical Link Control) Fornisce interfaccia unificata verso il livello Network Derivato da HDLC senza le funzioni di frame delimitation e FCS già svolte a livello MAC Livello LLC realizzato in software (livello MAC in hardware) Ogni livello LLC gestisce un solo livello MAC Opera sia come connectionless (più diffuso) che come connection- oriented Relazione tra PDU L3 L3-DSAP L3-SSAP. L4-PDU PDU LLC PDU LLC-DSAP LLC-SSAP CONTROL L3-PDU MAC PDU MAC-DSAP MAC-SSAP LLC PDU FCS 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 7

9 LLC LLC-PDU DESTINATION ADDRESS SOURCE ADDRESS CONTROL INFORMATION Tipi di PDU Byte 1 1 1/2 m U-PDU (Unnumbered): trasporto dati utente (modo connectionless) per inizializzazione o diagnostica UI (Unnumbered Information): dati di utente XID (Exchange Identification): tipi di servizio LLC disponibili TEST (Test): loopback test tra sistemi I-PDU (information): trasporto dati di utente (connection-oriented) S-PDU (Supervisory): trasporto informazioni di controllo (connection-oriented) Control field 1 byte: U-PDU 2 byte: S-PDU, I-PDU 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 8

10 MAC Sottolivello MAC (Medium Access Control) Risolve il problema della condivisione del mezzo trasmissivo Necessario poichè a livello Data Link le LAN usano una sottorete trasmissiva broadcast Problemi connessi ad una sottorete trasmissiva broadcast Trasmissione: verifica di canale libero prima di trasmettere il messaggio Ricezione: determinazione dell'effettivo destinatario del messaggio Soluzioni Trasmissione: uso di algoritmo tipico del MAC Ricezione: uso di indirizzi a livello MAC (nella MAC-PDU) che trasformano trasmissioni broadcast in Comunicazioni punto-punto Comunicazioni punto-gruppo Comunicazioni broadcast 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 9

11 MAC IEEE 802.3: evoluzione di Ethernet proposta da Digital, Intel e Xerox MAC di tipo CSMA/CD Arbitraggio canale con contesa non determinstica Non garantisce limite superiore su tempo di attesa Topologia logica a bus con cablaggio a bus o a stella Velocità 10 Mbit/s (max throughput 4 Mbit/s) IEEE 802.4: standard per automazione di fabbrica (MAP- Manufact Automation Protocol) MAC di tipo Token Bus Arbitraggio canale con token Garantisce limite superiore su tempo di attesa Topologia logica e fisica a bus Velocità 10 Mbit/s (max throughput 8 Mbit/s) IEEE 802.5: evoluzione di Token Ring proposta da IBM MAC di tipo Token Ring Arbitraggio canale con token Garantisce limite superiore su tempo di attesa Topologia logica ad anello con cablaggio a stella o a doppio anello Velocità 4 o 16 Mbit/s (max throughput 3 o 12 Mbit/s) 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 10

12 MAC IEEE 802.6: standard per MAN MAC di tipo DQDB Arbitraggio canale con prenotazioni Garantisce limite superiore su tempo di attesa Topologia logica a doppio bus con cablaggio a doppio bus o a doppio anello Velocità 34/140 Mbit/s (max throughput 80%) FDDI (Fiber Distributed Data Interface): inserita nel gruppo IEEE 802, ma standard ISO (ISO 9314) MAC Arbitraggio canale con token Garantisce limite superiore su tempo di attesa Topologia logica ad anello con cablaggio a stella o a doppio anello Velocità 100 Mbit/s (max throughput 80 Mbit/s) Primo standard per LAN in fibra (anche realizzazioni in rame) 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 11

13 MAC MAC-PDU FCS: codice CRC a 32 bit Tipi indirizzo (48 bit) Single Multicast Broadcast (ff-ff-ff-ff-ff-ff) Scheda che riceve una trama Verifica integrità Analizza indirizzo Trasferisce al livello LLC se MAC-DSAP broadcast MAC-DSAP MAC-SSAP INFO Indirizzo di destinazione Indirizzo di mittente LLC PDU MAC-DSAP single con indirizzo uguale a quello della scheda MAC-DSAP multicast con indirizzo di scheda nel gruppo FCS 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 12

14 Indirizzi MAC 6 byte nella ROM della scheda Primi 3 byte: codice costruttore (OUI - Organization Unique Identifier) Secondi 3 byte: numerazione progressiva Ordine trasmissione bit dipendente dal protocollo e 802.4: primo bit è il meno significativo del primo byte b 3 c a OUI assegnato dall IEEE e FDDI: primo bit è il più significativo del primo byte Formato canonico scelto da IEEE coincide con quello di Reti con altro formato devono effettuare conversione Canonical Order Significato Assegnato dal costruttore Native Order e Native Order e FDDI B-3C-56- fe Individual Universal b-3c-56- fe d4-3c-6a-7f e5-7f Multicast Universal e5-7f a- fe aa Individual Local aa a6-e Multicast Local c ff - ff - ff - ff - ff - ff Broadcast ff - ff - ff - ff - ff - ff ff - ff - ff - ff - ff - ff 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 13

15 Livello fisico Cavo coassiale Thick Ethernet Ethernet 10Base5 (tipo RG213) un conduttore centrale in rame di tipo solido isolante in materiale espanso o compatto (teflon) due schermi in foglio di alluminio due schermi in calza Cavo coassiale Thin Ethernet Ethernet 10Base2 (tipo RG58) un conduttore centrale in rame di tipo trefolato isolante in materiale espanso o compatto uno schermo in foglio di alluminio e uno schermo in calza Attenuazione 2.7 volte superiore al cavo Thick 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 14

16 Livello fisico Doppino non schermato (Unshielded Twisted Pair - UTP) A 1 coppia o due coppie per fonia A 4 coppie nel cablaggio strutturato Multicoppie (10, 20, 25, 50, 100, 300 coppie) sulle dorsali fonia A volte su dorsali dati a basse o medie velocità Doppino schermato S-UTP Doppino con schermo globale costituito da 1 foglio di alluminio e da 1 calza in rame Ad es., 4 coppie singolarmente schermate in foglio + 1 schermo globale in calza Utilizzato nel cablaggio strutturato Ridottissima diafonia tra le coppie, costo elevato, difficile da intestare sui plug RJ45 schermati Doppino schermato STP (Shielded Twisted Pair) Doppino con singole coppie schermate più schermo globale 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 15

17 Livello fisico - Doppini Cat. 1: per telefonia analogica Cat. 2: per telefonia digitale a trasmissione dati a bassa velocità (linee seriali) Cat 3: B=16 MHz Ethernet 10BaseT e 100BaseT4, Token Ring 4 Mb/s Cat. 4: B=20 MHz Token Ring 16 Mb/s Cat. 5: B=100 MHz FDDI MLT-3, Ethernet 100BaseTX, 100VG AnyLan su 2 coppie Cat. 5E: B=100 MHz reti locali Gigabit Ethernet 1000 Base TX Introdotto per (Ri)Classificare i Cablaggi UTP Cat. 5 che soddisfano Test di verifica per il supporto di Gigabit Ethernet Cat. 6: B=250 MHz su 100 m Draft Obiettivo: Gigabit Ethernet e oltre Cat. 7: B=600 MHz 1200 MHz Draft Obiettivo: Gigabit Ethernet e oltre 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 16

18 Livello fisico - Doppini 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 17

19 Livello fisico: fibra ottica Fibre ottiche multimodali: la luce si propaga con diversi percorsi: Step-index (oggi non più utilizzate) Graded-index (utilizzate tipicamente nelle reti locali) La variazione continua degl indici di rifrazione rallenta i raggi centrali La banda passante molto superiore a quelle step-index Finestra I e II (850 e 1300 nm) Si trasmette con LED poco costosi VCSEL a 850 nm Fibre ottiche monomodali: La fibra si comporta come guida d onda: un solo modo di propagazione Non si ha dispersione modale La banda passante è elevatissima, centinaia di GHz * Km Lavorano in finestra II e III (1300 e 1500 nm) Si trasmette con Laser Più costosi dei LED Coprono distanze maggiori a velocità maggiori Difficoltà interconnessione Aumenta al diminuire delle dimensioni del core 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 18

20 Livello fisico: fibra ottica 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 19

21 Indice Generalità sulle reti locali Ethernet / IEEE Bridging e switching Virtual LAN LAN Ethernet a 100 Mbps e 1000 Mbps by Bob Metcalfe 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 20

22 Ethernet / IEEE Generalità Ethernet sviluppata da Digital, Intel, Xerox negli anni 70 Successivamente standardizzata come IEEE (1985) e come ISO (1989) Caratteristiche Topologia a bus Velocità 10 Mbit/s Metodo di accesso CSMA- CD Coinvolge il livello 1 e il sottolivello MAC del livello 2 LIVELLO NETWORK LIVELLO DATA LINK LIVELLO FISICO Ethernet versione 2.0 Ethernet V 2.0 di Digital. Intel. Xerox LLC MAC ISO Logical LinkControl ISO ISO Standard ANSI/IEEE ed ISO/IEC FDDI ISO RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 21

23 Livello fisico Velocità trasmissione: 10 Mbit/s Massima distanza tra le due stazioni più distanti: 2.8 km Numero massimo stazioni: 1024 Mezzo trasmissivo: cavo coassiale thick (RG213) Impedenza: 50 Ω Velocità minima di propagazione: 0.77c Attenuazione max segmento (500 m): 8.5 db a 10 MHz o 6 db a 5 MHz Topologia a bus Transceiver cavo transceiver (cavo drop) Bus 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 22

24 Livello fisico Transceiver Elemento che consente di trasmettere/ricevere trame sul mezzo trasmissivo Si collega all'interfaccia Ethernet (controller) tramite cavo transceiver Un Transceiver include Due driver per trasmissione al controller di Segnali dati Segnale di collisione Un receiver per trasmissione sul mezzo trasmissivo dei dati dell'intefaccia Un circuito di alimentazione alimentato dal controller + 12 V, oppure + 15 V Receiver Collision + c Pin 13 Pin 6 Pin 5 Pin 12 Pin 2 Pin 9 + Pin 3 Transmitter Pin 10 - Ethernet Controller Power RX Coll. Pin 13 Pin 6 Pin 5 Pin 12 Pin 2 Pin 9 Pin 3 TX Pin 10 Transceiver Cable Isolated Power Supply Coll. Circ. Transceiver Coax Cable 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 23

25 Controller Ethernet Codifica/decodifica Manchester: garantisce almeno una transizione del segnale per bit (facilita l'estrazione del clock) Clock High Low RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 24

26 Sottolivello MAC MAC-PDU: trama IEEE Preambolo (7 byte): consente la sincronizzazione in ricezione SFD - Start Frame Delimiter (1 byte): contiene una violazione del codice Manchester Destination address, DA (6 byte) Source address, SA (6 byte) Length (2 byte): lunghezza del campo LLC PDU Data ( byte): lunghezza variabile Pad (0-46 byte): garantisce lunghezza minima trama (64 byte) FCS - Frame Check Sequence (4 byte) S Preamble F DA SA Len. LLC-PDU Pad FCS D Byte RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 25

27 Sottolivello MAC Trasmissione/ricezione trame Il MAC riceve l unità informativa dal livello superiore e genera una stringa seriale da trasmettere sul mezzo fisico Il MAC garantisce una spaziatura minima tra trame trasmesse (interpacket spacing) Il MAC riceve una stringa seriale di bit sul mezzo fisico e fornisce l unità informativa al livello superiore Il MAC scarta le trame più corte della lunghezza minima (64 byte) Gestione campo FCS Generazione campo FCS per le trame da trasmettere Controllo correttezza campo FCS nelle trame ricevute Gestione preambolo Generazione preambolo per le trame da trasmettere Rimozione preambolo nelle trame ricevute 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 26

28 Sottolivello MAC Metodo di accesso: CSMA/CD Carrier Sense: listen before talking Multiple Access: mezzo trasmissivo condiviso con possibili collisioni Collision Detection: listen while talking Gestione collisioni Il MAC interrompe la trasmissione se rileva collisione Il MAC genera segnale di jamming di 32 bit per segnalare l'avvenuta collisione Il MAC rischedula la trasm. con algoritmo di back-off (max 16 volte) Ritardo è un multiplo intero dello slot time (512 bit o 51.2 µs) Multiplo al tentativo n è numero casuale in [0,2 k ], k=min(n,10) 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 27

29 Sottolivello MAC Principali parametri Ethernet Slot time 512 bit time (51.2 µs) tempo di attesa prima di una ritrasmissione Inter Packet Gap 9.6 µs distanza minima tra due trame Attempt limit 16 max numero tentativi di ritrasmissioni Backoff limit 10 numero tentativi oltre il quale non aumenta più la casualità del backoff time Jam size: 32 bit lunghezza sequenza di jam Max frame size: 1518 byte Min frame size: 64 byte 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 28

30 Configurazioni di rete Topologie Logica: Bus Fisica: Bus o Stella Configurazioni Mixing Segment, in grado di connettere più di 2 transceiver (BUS) A C E 10base5: coassiale thick 10base2: coassiale thin Hub 10baseFP: utilizzo di stelle ottiche passive Link Segment, in grado di connettere solo 2 transceiver (punto-punto) 10baseT: doppino FOIRL: fibra ottica per connettere repeater 10baseFL: evoluzione di FOIRL 10baseFB: standard con caratteristiche di fault tolerance B D A B C D E F G 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 29

31 10Base5 Come in Ethernet v2.0 Cavo coassiale thick (RG213) Impedenza: 50 Ω Velocità min prop: 0.77c Attenuazione max segmento (500 m): 6 db a 5 MHz, 8.5 db a 10 MHz Parametri Lunghezza max cavo coax: 500 m (1 o più spezzoni) Lunghezza max cavo AUI (Attachment Unit Interface) o Drop: 50 m Distanza min tra due MAU (Medium Access Unit) o transceiver: 2.5 m Numero max MAU per segmento: 100 Stazione MAU ( transceiver ) Giunto o barrel di tipo N Stazione 2.5 m min Thick coax 500 m max Stazione 100 MAU max connessi in un segmento Cavo AUI o drop Terminatore da 50 Ω 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 30

32 10Base2 Mezzo trasmissivo: cavo coassiale Thin (RG58) Impedenza: 50 Ω Velocità min di propagazione: 0.65c Attenuazione max segmento (185 m): 6 db a 5 MHz, 8.5 db a 10 MHz MAU collegato al cavo coax con connettore a T (BNC) Parametri configurazione Lunghezza max cavo coassiale: 185 m Lungh max cavo AUI: 50 m Dist min tra due MAU: 0.5 m Numero max MAU per segmento: 30 Stazione Connettore a T di tipo BNC Stazione Stazione Cavo AUI o Drop MAU ( transceiver ) 0.5 m min Terminatore da 50 Ω Stazione con transceiver integrato Segmento Thin coax (RG58) 185 m max 30 MAU max connesi in un segmento 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 31

33 10BaseT Solo due stazioni possono essere connesse in 10BaseT Ripetitori multiporta necessari per avere più di due stazioni Topologia stellare Mezzo trasmissivo: Unshielded Twisted Pair - UTP (minimo due coppie) Impedenza: 100 Ω Velocità minima di propagazione: 0.585c Attenuazione max segmento (100 m): 11.5 db tra 5 e 10 MHz Funzioni MAU Trasmissione: trasf dati da DO (Data Out) a TD (Transmit Data) con codice Manchester Ricezione: trasferimento dati da RD (Receive Data) a DI (Data In) Rilevamento collisioni: rilevando dati su RD e su DO invia segnale di coll CI (Collision In) ecc. DO 1 TD+ 1 TD+ DO CI Coll. detect 2 TD- 2 TD- Coll. detect CI DI 3 RD+ 3 RD+ DI MAU 6 RD- CABLE 6 RD- MAU 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 32

34 10BaseT Connettore RJ 45 1TD+ 2TD- 3RD+ 4 Non Utilizzato 5 Non Utilizzato 6RD- 7 Non Utilizzato 8 Non utilizzato 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 33

35 Ethernet in fibra ottica FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link) segmento Ethernet in fibra che lavora in I finestra (850 nm) Max lunghezza segmento: 1000 m 10Base-FP (passive) Fibra ottica interconnette stazioni con stella ottica passiva e topologia stellare Max 33 stazioni Max lunghezza fibra 1000 m 10Base-FL (passive) Fibra ottica interconnette due stazioni con collegamento punto-punto Max lunghezza segmento 2000 m 10Base-FB (backbone) Fibra ottica interconnette due stazioni con collegamento punto-punto Max lunghezza segmento 2000 m Opera ritrasmissione sincrona (ritrasmette con proprio clock interno) 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 34

36 Parametri di configurazione IPG - Interpacket gap Trame MAC sono privi di delimitatore di fine trama; IPG li delimita Riduzioni dell'ipg possono avvenire se le trame sono ritardate in modo diverso da un ripetitore Round Trip Collision Delay: ritardo massimo per percepire una collisione Deve essere inferiore alla lunghezza massima del frammento di collisione (max 575 bit) Sequenza di jamming: 32 bit nelle stazioni, 96 nei repeaters Pone un limite teorico alla distanza massima tra due stazioni: T1+T2 < 576 bit time 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 37

37 Parametri di configurazione Round trip collision delay: ritardo massimo per percepire una collisione Pone un limite teorico alla distanza massima tra due stazioni: Lmin = 2τ C dmax τ = v Arrivo in B A C B L 1 L 2 t 0 B trasmette Arrivo in A Sequenza di jamming t 1 t 2 t 3 A trasmette Inizio collisione A rileva collisione t 4 B rileva collisione Sequenza di jamming t 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 38

38 Repeater Repeater: estende la lunghezza del mezzo trasmissivo realizzando topologie ad albero Ripete le stringhe di bit ricevute su un segmento sugli altri segmenti con ampiezza appropriata Rigenera la sequenza di jam (collisione su tutte le porte) Repeater nel modello OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasposrto Rete Data Link Fisico Repeater Fisico Fisico Applicazione Presentazione Sessione Trasposrto Rete Data Link Fisico 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 39

39 Esempio di configurazione 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 40

40 IEEE Regole di configurazione Regole semplificate Solo in presenza di segmenti: 10Base5, 10Base2, 10BaseT, FOIRL Tra due stazioni ci possono essere al massimo: 5 segmenti 4 repeater-set 2 transceiver e 2 cavi AUI per le due stazioni Con 5 segmenti e 4 ripetitori al massimo 3 segmenti possono essere mixing segment (coax) gli altri devono essere link segment In presenza di 5 segmenti: Ogni segmento ottico di tipo link (10Base-FB e 10 Base -FL) non deve eccedere i 500 m Ogni segmento ottico di tipo mixing (10Base-FP) non deve eccedere i 300 m In presenza di 4 segmenti e 3 ripetitori Ogni link ottico tra repeater non deve eccedere i 1000 m per link segment (10Base- FB e 10Base-FL), i 700 m per mixing segment (10Base-FP) Ogni link ottico tra stazione e repeater non deve eccedere i 400 m (10Base-FL), 300 m (10Base-FP) 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 41

41 IEEE Esempi di configurazione AUI Ripetitore 1 Ripetitore 2 Ripetitore 3 Ripetitore 4 AUI DTE MAU DTE 10 BaseT link seg. 100m. Coax seg. 500m 10 base5 o 185 m 10 Base2 10 BaseT link seg. 100m. 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 42

42 IEEE Esempi di configurazione Ripetitore 10 Base5 segmento coax 500 m Ripetitore 10 BaseT segmento link 100 m FOIRL segmento link 500 m FOIRL segmento link 500 m Ripetitore Ripetitore MAU AUI DTE 10 BaseT segmento link 100 m MAU AUI DTE 10 BaseT segmento link 100 m MAU AUI DTE 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 43

43 IEEE Esempi di configurazione massima Estensione Max Shared Ethernet 10 Mb/s = ~3000 m 3 mixing segment x 500m =1500m 2 link segment x 500m =1000m 10 drop-cable x 50m = 500m TOTALE =3000m DTE 2 MAU 1 MAU1A MAU1B FOIRL 1 COAX 2 FOIRL 2 MAU4A MAU4B COAX 3 MAU 3 AUI M1 DTE 1 COAX 1 AUI R1A R1 AUI R1B R2 R3 AUI R4A R4 AUI R4B AUI M3 DTE 3 Ripetitore 1 Ripetitore 2 Ripetitore 3 Ripetitore 4 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 44

44 IEEE Esempio di configurazione non valida Tra A e B vi sono 4 segmenti coax DTE Ripetitore A Ripetitore DTE Ripetitore Segmenti Coax 500 m 10 Base5 o 185 m 10 Base2 Ripetitore DTE MAU MAU Segmenti Coax 500 m 10 Base5 o 185 m 10 Base2 DTE B 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 45

45 Evoluzione delle LAN Ethernet Bridging Switching Virtual LAN Standard a 100 Mbps e 1000 Mbps Fast Ethernet: IEEE 802.3u (1995) Basato su CSMA/CD a 100 Mbps 100VG AnyLAN: IEEE Stesso formato di trama Nuovo MAC di tipo demand priority (non CSMA/CD) per il supporto di applicazioni multimediali interattive Non ha avuto successo sul mercato Gigabit Ethernet Basato su CSMA/CD a 1000 Mbps 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 46

46 Indice Generalità sulle reti locali Ethernet / IEEE Bridging e switching Virtual LAN LAN Ethernet a 100 Mbps e 1000 Mbps 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 47

47 Repeater Multiporta: Hub Concentratore Ethernet Segmento di rete in un box Passivo Lavora a livello 1 ISO/OSI Ethernet 10 Hub One device sending at a time All nodes share 10 Mbps 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 48

48 Hub: Organizzazione topologica Risorse condivise Connessioni ai desktop legate ad armadi centralizzati Scarsa sicurezza all interno dei segmenti condivisi Scalabilità tramite router Cambiamenti semplici ma collisioni Gruppi di utenti definiti in base a collocazione fisica 10BaseT Hub 10BaseT Hub 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 49

49 Bridge Apparato dotato di intelligenza Ascolta conversazioni per mantenere tabella di indirizzamento Raccoglie e instrada pacchetti tra due segmenti di rete Controlla e gestisce il traffico sui segmenti di rete Collision Domain Application Application Presentation Presentation Session MAC Session Transport Transport Network Network Data Link Physical Data Link Physical Data Link Physical L1+L2 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 50

50 Switch Layer 2 Realizza un accesso dedicato per ogni nodo Elimina le collisioni e dunque aumenta la capacità Supporta conversazioni multiple contemporanee Application Presentation Session Transport Network Application Presentation Session Transport Network Collision Domain Data Link Physical Data Link Physical Data Link Physical 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 51

51 Switch: Modalità funzionamento (1) Invia i pacchetti basandosi su una forwarding table Destinazione basata su indirizzo MAC Opera a livello 2 ISO/OSI Impara la disposizione delle macchine esaminado l indirizzo sorgente Invia su tutte le porte quando l indirizzo è broadcast, multicast o sconosciuto Trasferisce quando la destianzione è su una interfaccia diversa Stations A C Data from A to B Interface Mbps B 10 Mbps 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 52

52 Switch: Modalità funzionamento (2) 10 Mbps A C Mbps Interface 4 B Stations A X 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 53

53 Switch: Modalità funzionamento (3) 10 Mbps A C 3 Data from A to B 2 1 Data from A to B 10 Mbps Stations A Interface X Data from A to B 4 B 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 54

54 Switch: Modalità funzionamento (4) 10 Mbps A C Mbps Stations A B Interface X X Data from B to A 4 B 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 55

55 Switch: Modalità funzionamento (5) 10 Mbps A C 3 Data from B to A Mbps Interface 4 B Stations A B X X 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 56

56 Switch: Modalità full duplex Raddoppia la banda tra nodo e switch Trasmissione priva di collisioni 10 or 100 Mbps 10 or 100 Mbps Full Duplex Switch 10 or 100 Mbps 10 or 100 Mbps 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 57

57 Spanning Tree Protocollo 802.1D (STP) Consente le realizzazione di reti ridondate tramite link paralleli Link ridondati in stato blocking per eliminare loop Tempo di convergenza: secondi Sistemi proprietari per velocizzare convergenza Station A Segment A 1/1 2/1 Switch 1 Switch 2 1/2 2/2 Segment B Station B 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 59

58 Indice Generalità sulle reti locali Ethernet / IEEE Bridging e switching Virtual LAN LAN Ethernet a 100 Mbps e 1000 Mbps 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 60

59 VLAN (1) Bridge e switch diminuiscono collisioni ma non eliminano Broadcast Multicast Possibili soluzioni al problema Router (IP) Collision Domain VLAN Dominio Broadcast Collision Domain 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 61

60 VLAN (2) Bridge e switch diminuiscono collisioni ma non eliminano Broadcast Multicast Possibili soluzioni al problema Router VLAN1 VLAN2 VLAN Dominio Broadcast Collision Domain VLAN3 VLAN4 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 62

61 VLAN: Obiettivi Performance Riduzione e contenimento del traffico Creazione di gruppi di lavoro virtuali Gruppi di lavoro distribuiti Amministrazione semplificata Lo spostamento delle postazioni non richiede routing Riduzione dei costi Meno router Sicurezza Controllo accessi a segmenti di rete Protezione traffico 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 63

62 VLAN: Funzionamento Explicit Tagging Dato identificato da TAG Implicit Tagging Dato identificato da altri parametri (es: porta) Switch deve saper gestire database tagging Filtering Database Decisione su tagging o meno VLAN-aware VLAN-unaware 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 64

63 VLAN: Tipologie Tipologie di VLAN Per porta MAC Address Protocol Type IP Subnet Higer Level Tipologie di connessione Trunk Link (VLAN-aware to VLAN-aware) Access Link (VLAN-unaware device to VLAN-aware bridge) Hybrid Link 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 65

64 Indice Generalità sulle reti locali Ethernet / IEEE Bridging e switching Virtual LAN LAN Ethernet a 100 Mbps e 1000 Mbps 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 66

65 IEEE 802.3u - Fast Ethernet Ethernet 10 Mbit/s: half-duplex con CSMA-CD Fast Ethernet: 100 Mbit/s Half-duplex: come nella rete a 10 Mbit/s Full-duplex: ammessa per mezzo di LAN switch LAN Switch Collegamenti punto-punto LAN Switch Collisioni non più possibili A B C D E 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 67

66 IEEE 802.3u - Fast Ethernet Fast Ethernet: 10 volte più veloce di Ethernet Mantiene il MAC di Ethernet CSMA/CD Mantiene il formato della trama Parametri fisici Rate = 100 Mbit/s, BitTime = 10 ns, IFG = 0.96 µs, SlotTime = 512 bit time (5.12 µs) Half duplex Distanze coperte circa dieci volte inferiori (200m + 20m) piccola su grandi strutture senza Switch che spezzino i Collision Domain sufficienti a cablare a stella una rete di 100 m di raggio Principalmente utilizzata per: Per collegare gli Switch (Dorsali interne Fast Ethernet) Per collegare i Server del sistema informatico (in modalità Full Duplex su collegamenti Punto-Punto, che utilizzano appieno la banda a disposizione) 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 68

67 IEEE 802.3u - Fast Ethernet 4 sotto-standard per tre tipi di mezzi fisici: 100BASE-T2 e T4 su 100 m cavi da 2 e 4 doppini UTP Cat.3, con connettori RJ45 T2: compx encoding - HD & FD T4: encoding 8B/6T - solo HD 100BASE-TX su 100 m HD & FD 2 doppini UTP Cat.5 o 2 doppini IBM STP type1, con connettori RJ45 100BASE-FX 412 m HD & 2000 m FD 2 Fibre Ottiche multimodali 62.5 con connettori SC o ST 100BASE-TX/FX ereditano PMD di FDDI trasmettono con codifica 4b/5b FastEthernet 100Base-X 100Bas e-t4 100Bas e-t2 100Base-TX 100Bas e-fx 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 69

68 IEEE 802.3u - Fast Ethernet 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 70

69 IEEE 802.3z - Gigabit Ethernet Gigabit Ethernet: IEEE 802.3z std. ( 98) 1000Base-... Fornisce una banda di 1 Gb/s Half-Duplex quando si usano Repeater/Hub (su Banda Condivisa) Metodo di accesso CSMA/CD con formato di trama esteso Full-Duplex per connessioni Switch Switch & Switch EndSys (su Banda Dedicata) Formato e dimensione del pacchetto uguali a Ethernet/802.3 Offre i vantaggi tipici di Ethernet Semplicità del metodo di accesso CSMA/CD (stesso MAC) Alta scalabilità con diverse velocità di trasmissione 10, 100, 1000 Mb/s Permette di velocizzare le LAN Ethernet già esistenti con costi bassi Tramite sostituzione degli apparati di rete NIC, HUB, Switch Utilizzi principali del Gigabit Ethernet Realizzazione di un backbone veloce, che collega gli switch connessione dei server (di fascia alta) al backbone a 1Gb/s 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 71

70 IEEE 802.3z - Standard Data rate: 1 Gbit/s Due nuove features (non richieste in configurazione LAN switch) Carrier extension: nuova lunghezza minima per avere massima estensione di rete simile a Fast Ethernet Frame bursting: ammessa la trasmissione di più trame consecutive (senza IPG) così da evitare, se possibile, la estensione della trama Formato di trama Compatibile con Ethernet e Fast Ethernet Lunghezza minima della trama completa: 512 byte (4096 bit) Lunghezza minima della trama: 64 byte (512 bit) Preamble SFD Destin. Add. Source Add. Length DATA PAD FCS Extension Byte da 0 a 1500 da 0 a 46 4 da 0 a RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 72

71 IEEE 802.3z - Classificazione Fibra ottica (full-duplex in LAN switch) 1000BaseLX Long wavelength: nm Fino a 550 m con fibra multimodo Fino a 3 km con fibra monomodo 1000BaseSX Short wavelength: nm Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet Fino a 550 m con fibra multimodo Rame (half-duplex in hub LAN) 1000BaseCX 2 STP (uno per direzione) Massima estensione 25 m 1000BaseT 4 UTP Categoria 5 Massima estensione 100 m Bit rate 10 Mbit/s 100 Mbit/s 1000 Mbit/s Bit time 100 ns 10 ns 1 ns Slot time 51.2 µs 5.12 µs µs Interpacket gap 9.6 µs 0.96 µs 96 ns 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 73

72 IEEE 802.3z Collegamento switch 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 74

73 IEEE 802.3z Collegamento server 3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 75