Prof. Giuseppe F. Rossi E-mail: giuseppe.rossi@unipv.it UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI BERGAMO A.A. 2014/15 - II Semestre FONDAMENTI DI RETI E TELECOMUNICAZIONE Lucidi delle Lezioni - Capitolo VII Struttura del capitolo Introduzione alle LAN Il progetto IEEE 802 LAN Ethernet LAN IEEE 802.3 Cenni a LAN Token Ring Realizzazione di una rete locale Capitolo VII 1-2/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Cosa si vuole costruire? Un sistema di comunicazione (di fatto un canale di comunicazione) che permette ad un insieme di stazioni di comunicare tra loro in un'area delimitata a velocità elevata e (possibilmente) con basso tasso d'errore Soluzione Reti Locali o LAN (Local Area Network) Sistema di comunicazione Come costruire una LAN? Ipotesi di partenza: ogni nodo deve poter comunicare con qualunque altro nodo della LAN Si é scelto di realizzare tale sistema di comunicazione utilizzando un canale ad accesso multiplo (anziché utilizzare molte connessioni punto-a-punto) Canale ad accesso multiplo n stazioni n(n-1)/2 link La soluzione adottata dalle LAN La soluzione non praticabile Capitolo VII 3-4/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Realizzazione di una Rete Locale Uso di un canale condiviso di tipo broadcast Esempio: un conduttore sul quale sono attestate un insieme di stazioni collegate elettricamente in parallelo Altro esempio: un anello formato da tanti conduttori punto-a-punto che connettono circolarmente un insieme di stazioni, le quali, inviano sul circuito di trasmissione tutto ciò che ricevono dal circuito di ricezione La tipologia del canale (ad accesso multiplo) costringe a definire Un sistema di indirizzamento per le stazioni (in quanto si vogliono effettuare comunicazioni unicast anche in presenza di più di 2 stazioni connesse) Un insieme di regole di accesso al mezzo condiviso (in quanto 2 o più stazioni che nello stesso istante desiderano comunicare si vanno a scontrare nell'utilizzo del canale) Livelli architetturali coinvolti nelle LAN Quali funzionalità vengono definite da uno standard LAN? Codifiche (elettro/ottiche) di canale Protocollo d'accesso al canale Struttura (tracciato di header e trailer) delle frame da trasmettere Quindi gli standard LAN specificano i livelli 1 e 2 di una architettura a strati Application Presentation Session Transport Network DLC Physical OSI Model DLC Physical DLC Physical DLC Physical Canale ad accesso multiplo Local Area Network Capitolo VII 5-6/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Le LAN nelle classificazioni secondo la Teoria delle Reti Una LAN (osservata "ai morsetti esterni" al di sopra del livello 2) costituisce un sistema di comunicazione di tipo "Broadcast Multiple Access" (BMA) A questo riguardo si ricordi la classificazione dei sistemi di comunicazione vista in precedenza Point-to-Point Multiple Access Broadcast Multiple Access (BMA) Non-Broadcast Multiple Access (NBMA) Servizio di comunicazione di tipo BMA DLC Physical DLC Physical DLC Physical Canale ad accesso multiplo Reti Locali cablate (LAN( Wired) Una classificazione Topologia del canale di trasmissione Bus Anello Altre (albero,... ) Mezzo trasmissivo costituente il canale Doppino Cavo coassiale Fibra ottica Tipo di modulazione Banda base (Baseband) Banda larga (Broadband) Protocollo d'accesso multiplo al canale condiviso Accesso controllato (su domanda) Esempio: Token Passing Ring Accesso casuale Esempio: CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access, Collision Detection) Capitolo VII 7-8/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Reti Locali cablate (LAN( Wired) Le topologie del canale di trasmissione Canale di trasmissione con topologia a bus Canale di trasmissione con topologia ad anello Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Reti Locali cablate (LAN( Wired) Le tipologie di modulazione Banda Base Banda Larga La sequenza di simboli (in genere bit) da trasmettere viene codificata in un segnale elettrico in cui una grandezza (tensione o corrente) può assumere un numero finito di valori discreti Non è infrequente trovare codifiche che utilizzano più di 2 valori di una grandezza fisica La sequenza di simboli da trasmettere modula una onda portante avente una certa frequenza Modulazione di ampiezza Modulazione di fase... Capitolo VII 9-10/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Reti Locali "senza fili" (LAN( Wireless) Una classificazione Banda di frequenza utilizzata Banda dell'infrarosso Banda delle radiofrequenze (GHz) Tecnica di trasmissione A spettro diffuso (spread spectrum) Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) Struttura (topologia) della WLAN Peer-to-Peer (chiamata anche Ad Hoc Networking) Infrastructure Protocollo d'accesso al canale condiviso TDMA (Time Division Multiple Access) CDMA (Code Division Multiple Access) CSMA (Carrier Sense Multiple Access)... Posizionamento architetturale delle LAN Il mondo delle reti locali definisce un insieme di standard che coinvolgono i livelli 1 e 2 (Physical e DLC) del modello di riferimento OSI Le prime reti locali (Ethernet V1 e V2) si ebbero già dagli anni Settanta con standard più o meno "proprietari". La cosa spinse l'ieee (Institute of Electrical and Electronic Engineers) a far partire un progetto di standardizzazione, noto come Progetto 802 Livelli superiori (3-7) Data Link Control (2) DLC Ethernet LLC MAC Physical (1) Physical Ethernet Physical OSI Model Ethernet V1 e V2 Le LAN secondo IEEE 802 Capitolo VII 11-12/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Il progetto IEEE 802 Il progetto IEEE 802 inizialmente venne strutturato in 6 comitati IEEE 802.1: Overview, Architecture, Bridging and Management IEEE 802.2: Logical Link Control IEEE 802.3: CSMA/CD IEEE 802.4: Token Bus IEEE 802.5: Token Ring IEEE 802.6: MAN A questi successivamente se ne sono aggiunti numerosi altri Il progetto IEEE 802 Caratteristica delle LAN conformi al modello IEEE 802: sdoppiamento del livello DLC Media Access Control (MAC) + Logical Link Control (LLC) Livelli Physical e MAC caratteristici di ogni specifico tipo di rete locale Unico protocollo LLC che maschera ai livelli superiori il particolare tipo di LAN IEEE 802.2 Logical Link Control IEEE 802.3 IEEE 802.5 IEEE 802.11 ANSI X3T9.5 Media Access Control IEEE 802.3 physical IEEE 802.5 physical... IEEE 802.11 physical FDDI Ph. sublayer Medium dep. sub. Ethernet IEEE 802.3 Token Ring IEEE 802.5 Wireless LAN IEEE 802.11 LAN FDDI (standard ANSI) Capitolo VII 13-14/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Il progetto IEEE 802 Media Access Control (MAC) Funzionalità contenute nel livello MAC Protocollo d'accesso al canale di trasmissione condiviso Protocollo di comunicazione (responsabile dell'incapsulamento più esterno), il quale di norma presenta le seguenti caratteristiche (quindi, in rari casi, ci possono essere delle eccezioni) Non confermato (solo in rari casi si utilizzano protocolli di livello MAC confermati) Connectionless Controllo parziale d'errore (solo verifica d'integrità della PDU) Nessun supporto di: Segmentazione/Frammentazione Garanzia di consegna in sequenza Protocol multiplexing Il progetto IEEE 802 Media Access Control (MAC) Esempi di livelli MAC in alcuni tipi di LAN MAC IEEE 802.3 MAC per reti LAN Ethernet (naturalmente quelle conformi al modello IEEE 802) All'interno si hanno poi vari sottogruppi che distinguono le Ethernet a 10/100/1000 Mbps MAC IEEE 802.5 MAC per reti LAN Token Ring Costituisce, in parte, un'eccezione a quanto enunciato nella slide precedente, in quanto può funzionare sia come protocollo non confermato che come protocollo confermato (in quest'ultimo caso prevede una PDU-ACK) Capitolo VII 15-16/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Il progetto IEEE 802 Logical Link Control (LLC) Deriva da HDLC ed è specificato nel documento IEEE 802.2 Definisce una propria PDU (chiamata LPDU) che poi diventa il Payload del sottolivello MAC Maschera ai livelli superiori (3 ) la particolare tipologia di LAN sottostante Si potrebbe definire un protocollo "versatile" in quanto si 'comporta' in modi diversi in base al tipo di servizio di comunicazione richiesto dal livello superiore (= svolge diverse funzioni protocollari) Svolge sempre la funzione di protocol multiplexing attraverso i campi DSAP e SSAP DSAP SSAP Control Payload Il tracciato della PDU IEEE 802.2 Header LLC DSAP = Destination Service Access Point SSAP = Source Service Access Point Il progetto IEEE 802 Logical Link Control (LLC) Servizio Tipo 1 (LLC1): non connesso, non confermato Protocollo non confermato Connectionless Nessun supporto di: Segmentazione/Frammentazione Controllo degli errori Controllo di flusso Garanzia di consegna in sequenza Capitolo VII 17-18/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Il progetto IEEE 802 Logical Link Control (LLC) Servizio Tipo 2 (LLC2): connesso, confermato Protocollo confermato di tipo Go-Back-n con n=127 (quindi numerazione delle LPDU con campo a 7 bit) Connection oriented Controllo completo degli errori (nella LPDU non sono presenti campi di controllo d'integrità in quanto tale funzione viene già svolta dai sottostanti MAC) Controllo di flusso (a finestra) Garanzia di consegna in sequenza Nessun supporto di: Segmentazione/Frammentazione Il progetto IEEE 802 Logical Link Control (LLC) Servizio Tipo 3 (LLC3): non connesso, confermato Protocollo confermato Connectionless Si tratta di un servizio "ibrido" raramente utilizzato, che realizza un trasferimento affidabile nei casi particolari in cui il traffico da inviare è costituito da un'unica LPDU Capitolo VII 19-20/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Il progetto IEEE 802 La catena delle encapsulation Diversamente da Ethernet V1 e 2, le LAN conformi allo standard IEEE 802 comportano un doppio incapsulamento a livello 2 PDU LLC (LPDU) PDU MAC Messaggio del protocollo A PDU del livello 3 DSAP SSAP Control Messaggio del protocollo A PDU LLC Header MAC Messaggio del protocollo LLC Tail MAC PDU MAC LAN Ethernet Storia & Standard Negli anni Settanta il Dr. Robert M. Metcalfe presso i laboratori della Xerox costruisce il primo prototipo della LAN Ethernet. Successivamente viene formato un consorzio di 3 aziende (DIX = Digital, Intel, Xerox) per lo sviluppo di tale tecnologia 2 versioni della rete Ethernet (non-802) Ethernet V1 (un prototipo) Ethernet V2 o DIX Ethernet (la LAN che poi riscuoterà un grandissimo successo) Negli anni '80 la IEEE avvia il progetto 802 per la standardizzazione delle reti locali, prevedendo una 'propria' Ethernet il cui MAC viene specificato in IEEE 802.3 Il primo schema della LAN Ethernet presentato da Robert M. Metcalfe nel Giugno 1976 alla National Computer Conference Capitolo VII 21-22/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Standard Ethernet V2 Rete locale utilizzante un canale di trasmissione ad accesso multiplo con topologia a bus e controllo distribuito (cioè non è richiesta la presenza di alcuna stazione con ruolo di controllore) Unico mezzo fisico ammesso in Ethernet V2: cavo coassiale "spesso" ("thick coax cable") Protocollo d'accesso di tipo casuale (o a contesa) CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection Bit-rate del canale: 10 Mbps (10.000.000 bps) "Tappi" di terminazione della linea (per evitare la riflessione dei segnali) T T Standard Ethernet V2 Caratteristiche di Physical e DLC Livello Physical Bit-rate del canale: 10 Mbps Codifica Manchester (Manchester encoding) Livello DLC (unico livello, in quanto lo sdoppiamento in MAC e LLC appartiene alla struttura IEEE 802 introdotta successivamente) Protocollo d'accesso: CSMA/CD Caratteristiche del protocollo di comunicazione: Non confermato Connectionless Error control: solo controllo di integrità della PDU Supporto di protocol multiplexing verso i protocolli di livello superiore Non vengono svolte le seguenti funzioni: controllo di flusso, controllo di ricezione in sequenza, frammentazione/segmentazione Capitolo VII 23-24/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Standard Ethernet V2 Il canale di trasmissione Il cavo coassiale "spesso" (thick coaxial cable) usato da Ethernet V2 Copper center conductor Conductor insulation Aluminum sleeve PVC or Teflon jacket Standard Ethernet V2 Codifica elettrica dei simboli delle PDU Manchester encoding 0 = commutazione basso-alto sull'istante di metà bit 1 = commutazione alto-basso sull'istante di metà bit Un tale codice garantisce sempre un elevato numero di commutazioni del segnale, necessario alle stazioni per ricavare il sincronismo, qualunque sia la sequenza dei simboli da trasmettere V(t) 1 0 1 1 0 0 t Capitolo VII 25-26/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Standard Ethernet V2 Il formato della PDU (frame( Ethernet) Struttura della frame Ethernet V2 e significato dei campi Preamble Destination Address Source Address Type Payload (+ eventuale Padding) CRC Header Trailer Preamble 8 byte 1010... 1010 Preambolo iniziale; serve per sincronizzare le stazioni Destination Address 6 byte... Indirizzo della stazione destinataria Source Address 6 byte... Indirizzo della stazione mittente Type 2 byte... Data (+ ev. Padding) 46-1500 byte... CRC 4 byte... Identificativo del protocollo di livello superiore che cui appartiene il messaggio trasportato nel campo "Data" PDU (di livello superiore) trasportata + eventuali caratteri di riempimento Cyclic Redundancy Check Campo per il controllo di integrità della frame Standard Ethernet V2 Il protocollo d'accesso a contesa CSMA/CD Ogni stazione, prima di trasmettere, ascolta se il bus é libero (fase chiamata listen before talking); se é libero trasmette, se é occupato aspetta e trasmette non appena si libera (1-persistent) Due o più stazioni potrebbero iniziare quasi contemporaneamente una trasmissione senza accorgersi l'una dell'altra (a causa dell'esistenza di un periodo di vulnerabilità pari a 2τ, dove τ è il ritardo di propagazione tra le stazioni più lontane), generando quindi una collisione Una stazione in trasmissione si accorge dell'evento collisione poiché mentre invia i segnali sul bus (tramite il circuito Tx) contemporaneamente ne effettua una lettura (tramite il circuito Rx), operando poi un confronto (fase chiamata listen while talking) Rilevata una collisione, una stazione esegue le seguenti operazioni: Interrompe la trasmissione della frame ed invia una sequenza di jamming Ritenta la trasmissione dopo un tempo pseudocasuale (algoritmo truncated binary exponential backoff" spiegato più avanti) per un numero di volte non superiore a 16 Capitolo VII 27-28/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Standard Ethernet V2 Il protocollo d'accesso a contesa CSMA/CD Il "jamming signal" Una volta che si verifica una collisione, ogni stazione coinvolta vuole essere certa che le altre stazioni "protagoniste" della collisione si accorgano di tale evento Ogni stazione quindi continua a trasmettere per un po' ("jamming signal") anche negli istanti immediatamente successivi alla rilevazione della collisione Trasmissione Trasmissione Coll. Coll. Coll. Coll. Coll. Coll. Coll. Coll. La collisione deve durare un tempo minimo per potersi propagare sull'intero canale Standard Ethernet V2 Il protocollo d'accesso a contesa CSMA/CD Le specifiche della LAN Ethernet prevedono che le collisioni debbano sempre essere rilevate Problema della rilevazione della collisione da parte di una stazione Si supponga di avere 2 stazioni Ethernet connesse agli estremi di un bus avente ritardo end-to-end pari a τ secondi Se il tempo di trasmissione di una frame sul bus é troppo breve (< 2τ ), la stazione che invia tale frame potrebbe non accorgersi di una eventuale collisione con la trasmissione di un'altra stazione trasmissione trasmissione 2τ T Capitolo VII 29-30/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Standard Ethernet V2 Il protocollo d'accesso a contesa CSMA/CD Soluzione al problema della rilevazione della collisione da parte di una stazione Lo standard Ethernet V2 sceglie τ max =25 µs (questo vincola la lunghezza del bus e il numero di eventuali dispositivi ripetitori di segnale) Considerando che C = 10.000.000 bps, imponendo che il tempo di trasmissione della frame minima sia almeno 2τ max =50 µs, si ha: F min / 10 7 > 50*10-6 quindi F min > 500 bit che viene arrotondato a 512 bit (64 byte) Pertanto la dimensione minima di una frame trasmessa su una LAN Ethernet (non considerando il preambolo iniziale) deve essere pari a 64 byte Esiste anche un limite alla dimensione massima che è dato da 1518 byte (non considerando il preambolo iniziale) Questo limite è fondamentalmente dovuto ai requisiti minimi delle dimensioni dei buffer di tx/rx negli adattatori Ethernet Standard Ethernet V2 Il protocollo d'accesso a contesa CSMA/CD L'algoritmo truncated binary exponential backoff Si supponga che la trasmissione sia stata interrotta poiché é avvenuta la n-esima collisione nel corso dell'invio della stessa frame Il tentativo di ritrasmissione viene effettuato dopo r time-slot (1 time-slot = 51,2 µs cioé il tempo di trasmissione di 512 bit), dove r é scelto casualmente con equa probabilità nell'intervallo discreto indicato qui sotto Dalla formula si osserva che: L'estremo superiore dell'intervallo di scelta non cresce dopo il decimo tentativo Il tempo max di attesa per un tentativo di ritrasmissione é: 1023 x 51,2 µs = 52,3776 ms 0 r 2 con k k 1 = min ( n,10 ) Formula di calcolo del tempo di attesa per un tentativo di ritrasmissione, secondo l'algoritmo truncated binary exponential backoff" Capitolo VII 31-32/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Standard Ethernet V2 Indirizzamento Ethernet V2 prevede diversi tipi di indirizzi, classificabili in base a 2 criteri Numero di destinatari Unicast Multicast (o di gruppo) Broadcast (Hex 'FFFFFFFFFFFF') Amministrazione dell'indirizzo Universalmente amministrato Localmente amministrato Standard Ethernet V2 La struttura degli indirizzi Gli indirizzi Ethernet V2 hanno una struttura (tuttavia per le operazioni di routing/forwarding vengono trattati come aventi campo unico, o a struttura flat) OUI (se indirizzo amministr. da IEEE) 0 Serial Number 6 bit 1 bit 1 bit 16 bit 24 bit Struttura di un indirizzo Ethernet (contenuto nel campo Src-Addr) 0 = universalmente amministrato 1 = localmente amministrato OUI (se indirizzo amministr. da IEEE) Serial Number 6 bit 1 bit 1 bit 16 bit 24 bit Struttura di un indirizzo Ethernet (contenuto nel campo Dest-Addr) 0 = unicast 1 = multicast 0 = universalmente amministrato 1 = localmente amministrato Capitolo VII 33-34/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Standard IEEE 802.3 (LAN Ethernet secondo IEEE) Lo standard IEEE 802.3 (pubblicato nel 1985 con il titolo "IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications") é molto simile allo standard Ethernet V2 sia a livello fisico che a livello MAC Stessa codifica Manchester Stesso protocollo d'accesso CSMA/CD Stesso sistema di indirizzamento (MAC Address) Stesse dimensioni di frame (64-1518 byte), mentre i tracciati hanno una differenza Su un unico segmento LAN è possibile far coesistere sia PDU Ethernet V2 sia PDU IEEE 802.3 Standard IEEE 802.3 I cablaggi Canale con topologia a bus realizzato tramite cavo coax (poi sono seguite evoluzioni verso UTP/STP e fibra) Cablaggi possibili di IEEE 802.3 a 10 Mbps 10Base5 10Base2 10BaseT 10BaseF 10Broad36 (non diffuso) Capitolo VII 35-36/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Standard IEEE 802.3 Alcuni dati Caratteristiche fisiche di IEEE 802.3 a 10 Mbps Velocità Distanza massima tra le stazioni più lontane 10 Mbps 4 km (caso di 2 fibre da 2 km ciascuna collegate da un repeater) Numero massimo di stazioni su una LAN 1024 Topologia Mezzo fisico Bus, Punto-a-Punto Coax RG213 (coax "thick") Coax RG58 (coax "thin") UTP/STP Fibra multimodale CATV Standard IEEE 802.3 Alcuni dati Caratteristiche del sottolivello MAC di IEEE 802.3 a 10 Mbps Slot Time 51,2 µs (512 bit) Unità di tempo di attesa prima di una ritrasmissione a fronte di una collisione Inter-Frame Gap 9,6 µs (96 bit) Distanza minima tra 2 frame consecutive Attempt Limit 16 Max numero di tentativi di ritrasmissione a fronte di fallimenti dovuti a una collisione Backoff Limit 10 Numero di tentativi oltre al quale non si aumenta più il range di valori all'interno del quale viene casualmente scelto il numero di time-slot da attendere prima di tentare una ritrasmissione Jam Size 32 bit Lunghezza della sequenza di jamming Max Frame Size 1518 byte Lunghezza massima della frame (esclusi il preambolo e SFD) Min Frame Size 64 byte Lunghezza massima della frame (esclusi il preambolo e SFD) Address Size 48 bit Lunghezza degli indirizzi Capitolo VII 37-38/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Standard IEEE 802.3 Il formato della frame Struttura della frame IEEE 802.3 e significato dei campi Preamble SFD Destination Address Source Address Length Data Padding FCS Preamble 7 1010... 1010 Preambolo iniziale; serve per sincronizzare le stazioni SFD 1 11010101 Start Frame Delimiter Segna l'inizio della frame Destination Address 6... Indirizzo della stazione destinataria Source Address 6... Indirizzo della stazione mittente Length 2... Lunghezza (in byte) del messaggio contenuto nella porzione "Data" Data 0-1500... Messaggio trasportato Padding 0-46... Viene inserito, se necessario, per portare la lunghezza di "Data"+"Padding" almeno a 46 byte FCS 4... Frame Check Sequence Campo per il controllo di integrità della frame Standard IEEE 802.3 Cablaggio 10Base5 10Base5 - Coax Cavo coassiale RG213 (lo stesso di Ethernet V2, chiamato anche "cavo giallo", "cavo thick", "cavo Ethernet") con impedenza caratteristica di 50 Ω; velocità 10 Mbps Lunghezza max del bus: 500 m (491.4 m se realizzato con più spezzoni) Max 100 stazioni per segmento distanti almeno 2,5 m 10Base5 - FOIRL In alternativa al cavo coassiale viene usata la fibra ottica Lunghezza max del bus: 1000 m T T Capitolo VII 39-40/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
Standard IEEE 802.3 Cablaggio 10Base2 10Base2 Cavo coassiale RG58 (chiamato anche "cavo thin", "cavo Ethernet sottile") con impedenza caratteristica di 50 Ω; velocità 10 Mbps Lunghezza max del bus: 185 m Max 30 stazioni per segmento distanti almeno 0,5 m collegate attraverso connettori BNC T T Standard IEEE 802.3 Cablaggio 10 BaseT Standard per la connessione punto-a-punto di 2 sole stazioni tramite un canale di tipo "twisted pair" ("doppino") con impedenza caratteristica di 100 Ω Velocità 10 Mbps La connessione di più di 2 stazioni viene resa possibile attraverso l'uso di dispositivi di interconnessione (es. Ripetitori multiporta o Hub) Lunghezza max del doppino: 100 m cavo "cross" Connessione prevista da 10BaseT cavo "dritto" Esempio di utilizzo di Hub per l'interconnessione di più segmenti LAN 10BaseT Capitolo VII 41-42/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
LAN Ethernet a 100 Mbps 2 diversi standard (incompatibili tra loro) riconosciuti e conformi alle specifiche dell'ieee IEEE 802.3u Noto come "Fast Ethernet" approvato nel 1995 Costruttori promotori: IBM, 3COM,... (Consorzio "Fast Ethernet Alliance") IEEE 802.12 100VG-AnyLAN Costruttori promotori: Hewlett-Packard Standard IEEE 802.3u (Fast Ethernet) Livello fisico diverso da quello usato da IEEE 802.3 a 10 Mbps Diversa codifica (Fast Ethernet usa vari tipi di codifiche in funzione del tipo di cablaggio) Mezzo fisico: doppino o fibra Sostanzialmente stesso MAC di IEEE 802.3 a 10 Mbps Stesso formato di frame di IEEE 802.3 con le stesse limitazioni minime e massime Protocollo d'accesso: CSMA/CD Capitolo VII 43-44/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
LAN Ethernet a 1 Gbps (Gigabit Ethernet) Estensione a 1 Gbps dello standard IEEE 802.3 definito per 10 e 100 Mbps Livello fisico ovviamente diverso da quello usato da IEEE 802.3 a 100 Mbps Diversa codifica (in funzione del tipo di cablaggio) Mezzo fisico: doppino o fibra Sostanzialmente stesso MAC di IEEE 802.3 a 100 Mbps Stesso formato di frame di IEEE 802.3 con le stesse limitazioni minime e massime (con alcuni "aggiustamenti" spiegati nelle slide successive) Protocollo d'accesso: CSMA/CD LAN Ethernet a 1 Gbps (Gigabit Ethernet) Cablaggio 1000BaseT Standard Gigabit Ethernet su doppino UTP cat.5 (con utilizzo di tutte e 4 le coppie di conduttori) Distanza max 100 m. Come per 10BaseT e 100BaseT, 1000BaseT è uno standard di collegamento di 2 sole stazioni tramite cavo cross: nel caso le stazioni siano più di 2 è ovviamente necessario utilizzare un Dispositivo di interconnessione (es. un Hub) Capitolo VII 45-46/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
LAN Ethernet a 1 Gbps (Gigabit Ethernet) Per esigenze di compatibilità con IEEE 802.3 e Fast Ethernet é stata mantenuta la stessa dimensione minima della frame (64 byte+ preamboli) A causa dell'elevato bit-rate del canale (1 Gbps), si potrebbe porre il problema della rilevazione della collisione da parte di una stazione mittente L'aumento del bit-rate accorcia il tempo di trasmissione della frame minima Sarebbe necessario accorciare ancor più la lunghezza max del canale rispetto a Fast Ethernet, cosa che rischierebbe di rendere Gigabit Ethernet inutilizzabile Per risolvere ciò Gigabit Ethernet usa una tecnica chiamata carrier extension Sul canale vengono trasmessi minimo 512 byte Le frame con lunghezza < 512 byte vengono 'allungate' con simboli di "padding" LAN Token Ring (cenni) LAN proposta da IBM utilizzante un canale ad accesso multiplo con topologia a ring e controllo (parzialmente) centralizzato (è richiesta la presenza di una stazione con ruolo di controllore) Mezzo fisico ammesso da Token Ring: cavo STP 150 Ohm ("doppio doppino schermato") Protocollo d'accesso di tipo polling (con assegnamento su domanda) Token Passing Ring Bit-rate del canale: 4 Mbps o 16 Mbps frame dati token Capitolo VII 47-48/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
LAN Token Ring (cenni) Caratteristiche di Physical e MAC Livello Physical Bit-rate del canale: 4 Mbps o 16 Mbps Codifica Manchester Differenziale (Differential Manchester Encoding) Livello MAC Protocollo d'accesso: Token Passing Ring Caratteristiche del protocollo di comunicazione: Non confermato / Confermato (di norma si utilizza come non confermato) Connectionless Error control: solo controllo di integrità della PDU (se non confermato) completo con tecnica ARQ (se confermato) Non vengono svolte le seguenti funzioni: controllo di flusso, controllo di ricezione in sequenza, frammentazione/segmentazione, protocol multiplexing LAN Token Ring (cenni) Codifica elettrica dei simboli delle PDU Differential Manchester Encoding Codifica elettrica di un alfabeto costituito da 4 simboli: 0, 1, J, K C'é commutazione all'istante di metà simbolo: c'é una commutazione sull'istante di inizio simbolo -> Simbolo '0' non c'é una commutazione sull'istante di inizio simbolo -> Simbolo '1' Non c'é commutazione all'istante di metà simbolo ("violazione di codice"): c'é una commutazione sull'istante di inizio simbolo -> Simbolo 'K' non c'é una commutazione sull'istante di inizio simbolo -> Simbolo 'J' V(t) J K 1 0 t Capitolo VII 49-50/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015
LAN Token Ring (cenni) Il protocollo d'accesso Token Passing Ring La stazione A deve inviare una PDU a D La stazione A cattura il token La stazione A invia una frame indirizzata alla stazione D A La stazione D riconosce la frame, ne copia i dati e aggiorna i flag in coda alla frame La stazione A riconosce che la frame é stata riconosciuta e copiata, la rimuove e rilancia il token F E B C D Capitolo VII 51-52/51 Copyright Ing. G. F. Rossi, 1995-2015