Le reti Ethernet e IEEE 802.3 Mario Baldi Politecnico di Torino mario.baldi[at]polito.it http://staff.polito.it/mario.baldi Pietro Nicoletti Studio Reti nicoletti[at]studioreti.it http://www.studioreti.it Basato sul capitolo 2 di: M. Baldi, P. Nicoletti, Switched LAN, McGraw-Hill, 2002, ISBN 88-386-3426-2 02_Ethernet Copyright 2002 - M. Baldi - P. Nicoletti: page 2
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Architettura protocollare IEEE 802 ISO/OSI IEEE/ANSI ed ISO Livello rete Livello data link Livello fisico 802.3 ISO ISO 8802.3 (CSMA/ (CSMA/ CD) CD) Ethernet 802.2 Logical Link Link Control ISO ISO 8802.2 802.5 ISO ISO 8802.5 Token Ring ISO ISO 9314 9314 FDDI MAC: Medium Access Control PHY: Physical Layer Device 802.11 Wireless LAN LLC MAC PHY 02_Ethernet - 6
Relazione tra i livelli LIVELLO 3 DECNET TCP/IP OSI LLC IEE 802.2 ISO 8802.2 LIVELLO 2 - LLC MAC IEEE 802.3 ISO 8802.3 MAC IEEE 802.5 ISO 8802.5 MAC FDDI ISO 9314 LIVELLO 2 - MAC LIVELLO 1 10base5 THICK CABLE 10base2 THIN CABLE 10baseT UTP FOIRL, 10baseFP, 10baseFB, 10baseFL FIBER OPTIC 02_Ethernet - 7
IEEE 802.3 È l'evoluzione della rete Ethernet creata da Digital, Intel e Xerox all inizio degli anni 80 Livello 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 MAC del livello Data-Link CSMA/CD Esiste interoperabilità tra Ethernet v2.0 e IEEE 802.3 02_Ethernet - 8
Il MAC di Ethernet/802.3 CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Protocollo MAC: concepito per topologie a bus non deterministico con tempo di attesa non limitato superiormente A B C D E F 02_Ethernet - 9
Indirizzi MAC 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 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
Carrier sense 02_Ethernet - 11
Collisione Nonostante l operazione di carrier sense può comunque avvenire per via della velocità di propagazione dei segnali non infinita Collisione 02_Ethernet - 12
Perchè è importante rilevare le collisioni? Rimanda il pacchetto 02_Ethernet - 13
Collision detection Collisione 02_Ethernet - 14
Formato del pacchetto 64-1518 ottetti 46-1500 ottetti 7 ottetti 1 ottetto 6 ottetti 6 ottetti 2 ottetti 0-1500 ottetti 0-46 ottetti 4 ottetti Preambolo SFD Destination Payload Source Length Address Address (campo dati) PAD FCS Coda MAC Intestazione MAC FCS: Frame Check Sequence PAD: Padding SFD: Starting Frame Delimiter 02_Ethernet - 15
Delimitazione delle trame: Inter Packet Gap Pacchetto o trama Pacchetto o trama (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) 02_Ethernet - 16
Ethernet v2 o IEEE 802.3? Possono convivere sulla stessa rete senza problemi Preambolo Ethernet v2.0 SFD Destination Address Source Address Type Payload (campo dati) 7 ottetti 1 ottetto 6 ottetti 6 ottetti 2 ottetti 46-1500 ottetti 4 ottetti Preambolo SFD Destination Address Source Address Length >1500 Payload (campo dati) PAD FCS FCS IEEE 802.3 0-1500 FCS: Frame Check Sequence PAD: Padding SFD: Starting Frame Delimiter 02_Ethernet - 17
Vari standard a livello fisico ISO/OSI IEEE 802.3 / ISO 8802.3 Livello Rete Livello Data-Link Livello 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 LLC MAC AUI PMA MDI 02_Ethernet - 18
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 - 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 02_Ethernet - 21
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 - 22
Connettori per 10baseT Presa Femmina da parete Spinotto (plug) maschio volante Connettori RJ45 a otto fili 02_Ethernet - 23
Il livello LLC: logical link control ISO/OSI IEEE 802.3 / ISO 8802.3 Livello Rete Livello Data-Link Livello fisico IEEE 802.2/ISO 8802.2 Logical Link Link Control CSMA/CD Physical Layer Signaling (PLS) 10BASE-T 10BASE2 100BASE5 10BASE-F PMA: Physical Medium Attachment AUI: Attachment Unit Interface MDI: Medium Dependent Interface LLC MAC AUI PMA MDI 02_Ethernet - 25
La busta LLC Non usata con trame Ethernet v2 Obbligatoria con trame IEEE 802.3 Destination Address Source Address Length 1 ottetto 1 ottetto 1 ottetto 43-1497 ottetti 0hFE 0hFE 0h03 Information 4 ottetti FCS DSAP SSAP Control Coda MAC Intestazione MAC DSAP: Destination Service Access Point FCS: Frame Check Sequence SSAP: Source Service Access 02_Ethernet - 26
Estensione SNAP - Subnetwork Access Protocol 1 ottetto 1 ottetto 1 ottetto 3 ottetti 2 ottetti 38-1489 ottetti 4 ottetti 0hFE 0hFE 0h03 0h000000 0h0800 Information FCS Intestazione MAC DSAP SSAPControl Intestazione LLC OUI Procol Type Estensione SNAP Coda MAC DSAP: Destination Service Access Point FCS: Frame Check Sequence LLC: Logical Link Control OUI: Organization Unique Identifier SNAP: Subnetwork Access Protocol SSAP: Source Service Access 02_Ethernet - 27
Dimensionamento della rete In linea di principio basato sul massimo ritardo di propagazione In pratica... 02_Ethernet - 28
Tipica topologia LAN LAN LAN WAN Ripetitore (hub) 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) LAN 02_Ethernet - 29
Ripetitori Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Rete Data Data Link Link Fisico Fisico Ripetitore Fisico Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Rete Data Data Link Link Fisico 02_Ethernet - 30