Le reti Ethernet e IEEE 802.3 Mario Baldi Politecnico di Torino mario.baldi@polito.it staff.polito.it/mario.baldi Pietro Nicoletti Studio Reti nicoletti@studioreti.it www.studioreti.it Basato sul capitolo 2 di: M. Baldi, P. Nicoletti, Switched, McGraw-Hill, 2002, ISBN 88-386-3426-2 Nota di Copyright Questo insieme di trasparenze (detto nel seguito slide) è protetto dalle leggi sul copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle slide (ivi inclusi, ma non limitatamente, ogni immagine, fotografia, animazione, video, audio, musica e testo) sono di proprietà degli autori indicati a pag. 1. Le slide possono essere riprodotte ed utilizzate liberamente dagli istituti di ricerca, scolastici ed universitari afferenti al Ministero della Pubblica Istruzione e al Ministero dell Università e Ricerca Scientifica e Tecnologica, per scopi istituzionali, non a fine di lucro. In tal caso non è richiesta alcuna autorizzazione. Ogni altra utilizzazione o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente, le riproduzioni su supporti magnetici, su reti di calcolatori e stampate) in toto o in parte è vietata, se non esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da parte degli autori. L informazione contenuta in queste slide è ritenuta essere accurata alla data della pubblicazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non per essere utilizzata in progetti di impianti, prodotti, reti, ecc. In ogni caso essa è soggetta a cambiamenti senza preavviso. Gli autori non assumono alcuna responsabilità per il contenuto di queste slide (ivi incluse, ma non limitatamente, la correttezza, completezza, applicabilità, aggiornamento dell informazione). In ogni caso non può essere dichiarata conformità all informazione contenuta in queste slide. In ogni caso questa nota di copyright non deve mai essere rimossa e deve essere riportata anche in utilizzi parziali. 02_Ethernet Copyright 2002 - M. Baldi - P. Nicoletti: page 2 02_Ethernet - 2 Architettura protocollare IEEE 802 ISO/OSI rete data link fisico 802.3 ISO ISO 8802.3 (CSMA/ (CSMA/ CD) CD) Ethernet IEEE/ANSI ed ISO 802.2 Logical Link Link Control ISO ISO 8802.2 802.5 ISO ISO 8802.5 Token Ring ISO ISO 9314 9314 FDDI 802.11 Wireless PHY Relazione tra i livelli LIVELLO 3 DECNET TCP/IP OSI IEEE 802.3 ISO 8802.3 IEE 802.2 ISO 8802.2 IEEE 802.5 ISO 8802.5 LIVELLO 2 - FDDI ISO 9314 LIVELLO 2 - LIVELLO 1 : Medium Access Control PHY: Physical Layer Device 10base5 THICK CABLE 10base2 THIN CABLE 10baseT UTP FOIRL, 10baseFP, 10baseFB, 10baseFL FIBER OPTIC 02_Ethernet - 6 02_Ethernet - 7
IEEE 802.3! È l'evoluzione della rete Ethernet creata da Digital, Intel e Xerox all inizio degli anni 80! fisico:! topologia e cablaggio:! originariamente a bus cavi coassiali! ora tipicamente a stella doppini e fibre ottiche! 7 sotto-standard diversi usati! velocità trasmissiva è sempre di di 10 Mb/s! Sottolivello del livello Data-Link! CSMA/CD! Esiste interoperabilità tra Ethernet v2.0 e IEEE 802.3 Il di Ethernet/802.3! CSMA/CD:! Carrier Sense! Multiple Access! with Collision Detection! Protocollo :! concepito per topologie a bus! non deterministico con tempo di attesa non limitato superiormente A B C D E F 02_Ethernet - 8 02_Ethernet - 9 Indirizzi! 6 byte - 48 bit! Primi 2 bit trasmessi definiscono il tipo di indirizzo! Unicast! Identifica univocamente e universalmente la scheda! Normalmente cablato sulla scheda (ROM) 8 bit Carrier sense 0 8 0 0 2 B 3 C 0 7 9 A OUI assegnato dall IEEE Assegnato dal costruttore! Broadcast (FF FF FF FF FF FF)! Multicast! Seconda cifra esadecimale dispari (xx xx xx xx xx xx) 02_Ethernet - 10 02_Ethernet - 11
Collisione Nonostante l operazione di carrier sense può comunque avvenire per via della velocità di propagazione dei segnali non infinita Perchè è importante rilevare le collisioni? Rimanda il pacchetto Collisione 02_Ethernet - 12 02_Ethernet - 13 Collision detection Formato del pacchetto 64-1518 ottetti Collisione 46-1500 ottetti 0-46 7 ottetti 1 ottetto 6 ottetti 6 ottetti 2 ottetti 0-1500 ottetti ottetti 4 ottetti Preambolo SFD Payload Length (campo dati) PAD Coda Intestazione PAD: Padding SFD: Starting Frame Delimiter 02_Ethernet - 14 02_Ethernet - 15
Delimitazione delle trame: Inter Packet Gap Ethernet v2 o IEEE 802.3? Possono convivere sulla stessa rete senza problemi Ethernet v2.0 >1500 Pacchetto o trama Pacchetto o trama Preambolo SFD Type Payload (campo dati) (TX) 9.6 µs min. (RX) 4.7 µs min. IPG (Inter Packet Gap - termine Ethernet v 2.0) IFS (Inter Frame Spacing - termine 802.3) 7 ottetti 1 ottetto 6 ottetti 6 ottetti 2 ottetti 46-1500 ottetti 4 ottetti Preambolo SFD IEEE 802.3 Length Payload (campo dati) 0-1500 PAD PAD: Padding SFD: Starting Frame Delimiter 02_Ethernet - 16 02_Ethernet - 17 Vari standard a livello fisico ISO/OSI IEEE 802.3 / ISO 8802.3 Rete Data-Link fisico IEEE 802.2/ISO 8802.2 Logical Link Link Control 10BASE-T CSMA/CD Physical Layer Signaling (PLS) 10BASE2 100BASE5 PMA: Physical Medium Attachment AUI: Attachment Unit Interface MDI: Medium Dependent Interface 10BASE-F AUI PMA MDI Standard a livello fisico! IEEE 802.3 stabilisce stabilisce 7 standard a livello fisico:! 10base5: usa il coassiale di tipo thick! 10base2: usa il coassiale di tipo thin! 10baseT: usa il doppino! FOIRL: usa la fibra ottica per connettere i repeater! 10baseFL: è un evoluzione del FOIRL per connettere repeater o stazioni! 10baseFB: è uno standard in fibra ottica con caratteristiche di fault tolerance! 10baseFP: è uno standard che fa uso di stelle ottiche passive! La velocità trasmissiva è sempre 10 Mb/s 02_Ethernet - 18 02_Ethernet - 20
10baseT! Standard per IEEE 802.3 su doppino UTP (Unshielded Twisted Pair)! Caratteristiche:! concepito per applicazioni d'ufficio! utilizzo di UTP a basso costo! facilità di connettorizzazione (RJ45)! Standard di tipo link (punto a punto):! richiede l'adozione di repeater per collegare le stazioni! la connessione tra repeater e stazione è fatta usando due doppini (due coppie):! TX stazione - RX repeater! RX stazione - TX repeater 10baseT! Concepito per adattare IEEE 802.3 a cablaggi strutturati:! EIA/TIA 568! ISO/IEC 11801! TIA/EIA 568A! Cavo UTP 100 Ω! costo del cavo minore di 500 lire/metro! Lunghezza massima consigliata 100 m! 90 m di cablaggio strutturato! 10 m di cavetti di patch 02_Ethernet - 21 02_Ethernet - 22 Connettori per 10baseT Il livello : logical link control ISO/OSI IEEE 802.3 / ISO 8802.3 Rete Data-Link IEEE 802.2/ISO 8802.2 Logical Link Link Control CSMA/CD Presa Femmina da parete Spinotto (plug) maschio volante Connettori RJ45 a otto fili fisico Physical Layer Signaling (PLS) 10BASE-T 10BASE2 100BASE5 10BASE-F PMA: Physical Medium Attachment AUI: Attachment Unit Interface MDI: Medium Dependent Interface AUI PMA MDI 02_Ethernet - 23 02_Ethernet - 25
La busta Estensione SNAP - Subnetwork Access Protocol! Non usata con trame Ethernet v2! Obbligatoria con trame IEEE 802.3 1 ottetto 1 1 ottetto ottetto 3 ottetti 2 ottetti 38-1489 ottetti 4 ottetti 0hFE 0hFE 0h03 0h000000 0h0008 Information Length 1 ottetto 1 1 ottetto ottetto 43-1497 ottetti 0hFE 0hFE 0h03 Information 4 ottetti Intestazione DSAP SSAPControl Intestazione OUI Procol Type Estensione SNAP Coda Intestazione DSAP SSAP Control DSAP: Service Access Point SSAP: Service Access Coda DSAP: Service Access Point : Logical Link Control OUI: Organization Unique Identifier SNAP: Subnetwork Access Protocol SSAP: Service Access 02_Ethernet - 26 02_Ethernet - 27 Dimensionamento della rete! In linea di principio basato sul massimo ritardo di propagazione! In pratica... Tipica topologia Ripetitore (hub) WAN Router F.O. 870 m UTP 100 m UTP 100 m F.O. 2000 m F.O. 800 m Bridge Switch Dominio di collisione (3,67 Km) 02_Ethernet - 28 02_Ethernet - 29
Ripetitori Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Rete Data Data Link Link Ripetitore Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Rete Data Data Link Link 02_Ethernet - 30