RETI DI CALCOLATORI

1
RETI DI CALCOLATORI

• Terza Esercitazione

2
IEEE 802.3 (CSMA/CD)
LIVELLO NETWORK
802.2 Logical Link Control ISO 8802.2
LLC
802.3
802.4
FDDI
802.5
802.6
MAC
ISO 8802.3
ISO 8802.4
ISO 8802.5
ISO 8802.6
ISO 9314
LIVELLO FISICO
FDDI
CSMA/CD
TOKEN BUS
TOKEN RING
DQDB
3
IEEE 802.3 (CSMA/CD)

• Caratteristiche principali
• topologia a bus
• cablaggio a bus o a stella
• arbitraggio del canale trasmissivo tramite
  contesa
• tipologia di protocollo non deterministico
• velocità trasmissiva di 10 Mb/s
• throughput massimo di 4 Mb/s
• evoluzione della rete Ethernet proposta da
  Digital, Intel, Xerox.

4
CSMA/CD

• CSMA/CD (Carrier Sense, Multiple Access with
  Collision Detection) è identico al MAC di
  Ethernet
• listening before talking
• listening while talking
• back-off.

5
Formato del Pacchetto MAC in IEEE 802.3
PDU LLC
PREAMBLE
SFD
DSAP
SSAP
LENGHT
DATA
FCS
PAD
4
6
6
2
7
1
OTTETTI
da 0 a 1500
da 0 a 46
6
Formato del Pacchetto MAC in IEEE 802.3

• Il campo lenght indica la lunghezza, in ottetti,
  del campo data il quale contiene la LLC-PDU il
  campo PAD viene inserito in coda al campo data
  qualora quest'ultimo sia più corto di 46 ottetti
  o comunque per portare il pacchetto ad una
  lunghezza minima di 64 ottetti.

7
Interoperabilità tra IEEE 802.3 e Ethernet V 2.0

• È facile trovare reti miste con hardware conforme
  a IEEE 802 ma con formato dei pacchetti Ethernet
  V 2.0 essendo i due standard interoperabili fra
  di loro. Sarà allora compito della rete locale
  discriminare in fase di ricezione i pacchetti
  Ethernet da quelli IEEE 802.3 ciò avviene
  analizzando i campi type e lenght.

8
Interoperabilità tra IEEE 802.3 e Ethernet V 2.0

• Se type/lenght è lt a 1500
• il campo è lenght
• la trama è 802.3
• il protocol type è nella busta LLC, contenuta del
  campo dati MAC.
• Se type/lenght è gt a 1500
• il campo è protocol type
• la trama è Ethernet
• il protocol type è direttamente disponibile.

9
Inter-Packet Gap

• La distanza minima tra due pacchetti è stata
  fissata in Ethernet e in 802.3 a 9.6 ?s.

...........
Pacchetto 1
Pacchetto N
Inter-Packet Gap min 9.6 ms
10
Round Trip Collision Delay

• Questo parametro definisce il tempo massimo che
  può intercorrere da quando una stazione trasmette
  il suo primo bit a quando percepisce una
  collisione sulla rete. Lo standard fissa questo
  tempo in 49.9 microsecondi e la durata di minima
  di un pacchetto in 51.2 microsecondi. La presenza
  del Round Trip Collision Delay pone inoltre
  alcuni limiti sulla lunghezza minima dei
  pacchetti IEEE 802.3 e sul tempo massimo di
  propagazione.

11
Round Trip Collision Delay

• Il caso limite è infatti la trasmissione di un
  sistema inserito a capo di una rete affinché si
  evidenzino errori, la stazione trasmittente dovrà
  "ascoltare" il canale per un tempo almeno il
  doppio impiegato dal pacchetto per raggiungere
  l'altra estremità del canale. Questo tempo dovrà
  pertanto rispettare i 49.9 microsecondi citati in
  precedenza.

12
Livelli Fisici di IEEE 802.3

• 10base5 - Coassiale, 500 m
• 10base2 - Coassiale, 185 m
• 10baseT - Doppino, 100 m
• FOIRL - Fibra Ottica, 1000 m
• 10baseF - Fibra Ottica, sino a 2000 m

13
10base5

• Lunghezza massima cavo 500 m
• Distanza minima tra i transceiver 2.5 m
• Numero massimo di transceiver 100
• Lunghezza massima transceiver cable 50 m
• Transceiver connessi "a vampiro"
• Minima velocità di propagazione 77

STAZIONE
STAZIONE
CAVO TRANSCEIVER CAVO DROP CAVO AUI
Cavo Coassiale 50 ohm
14
10base2

• Lunghezza massima del cavo 185m
• Numero massimo di stazioni 30
• Distanza minima tra le stazioni 0.5 m
• Lunghezza massima transceiver cable 50 m
• Transceiver connessi tagliando il cavo,
  "crimpando" i connettori e connettendo i due
  spezzoni con un T-connector
• Minima velocità di propagazione 65

15
10base2
Stazione con transceiver incorporato
STAZIONE
CAVO TRANSCEIVER o CAVO DROP o CAVO AUI
STAZIONE
Cavo Coassiale 50 ohm
CONNETTORE A T
16
10baseT

• Standard per 802.3 su UTP (Unshielded Twisted
  Pair) concepito per applicazioni d'ufficio
• Caratteristiche
• utilizzo di UTP a basso costo
• facilità di connettorizzazione (RJ45)
• prestazioni uguali a quelle del cavo thick
  (10Mb/s).

17
10baseT

• Standard di tipo punto a punto
• richiede l'adozione di centro stella attivi
  (repeater, HUB) per collegare le stazioni.

HUB
HUB
HUB
18
FOIRL

• FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link)
• nasce per linterconnessione di due ripetitori
  remoti tramite una coppia di fibre ottiche
• è oggi generalizzato allinterconnessione
  punto-punto di due stazioni qualsiasi.
• Caratteristiche fibre ottiche per FOIRL
• multimodale da 50/125 a 100/140
• lavorare in prima finestra (850nm)
• banda passante minima richiesta 160MHz
• lunghezza massima del link 1000 m.

19
10baseFL

• Il 10baseFL è una miglioria del FOIRL ed è
  compatibile con esso. La lunghezza massima del
  link risulta essere di 2000 metri.

20
10baseFB

• È uno standard per fibra ottica in cui
  trasmettitore e ricevitore sono permanentemente
  sincronizzati. È caratterizzato da una migliore
  realizzazione di reti fault tolerant e permette
  maggior flessibilità nellinter-connessione tra
  ripetitori. La distanza massima dei link è di
  2000 m.

21
Dominio di Collisione

• Una collisione ha luogo se due o più stazioni
  sono nello stesso dominio di collisione
  (collision domain) e trasmettono
  contemporaneamente.
• Le stazioni separate da ripetitori sono nello
  stesso dominio di collisione
• Le stazioni separate da bridge non sono nello
  stesso collision domain.

22
Ripetitori
Stazione A
Stazione B
Applicazione
Applicazione
Presentazione
Presentazione
Sessione
Sessione
Trasporto
Trasporto
Rete
Rete
Ripetitore
Data Link
Data Link
Fisico
Fisico
Fisico
Fisico
23
Analizzatore di protocollo

• L'analizzatore di protocollo (o analizzatore di
  rete) è uno strumento concepito per la
  manutenzione delle reti. Attraverso un
  analizzatore di protocollo si può monitorare sia
  l'imbustamento sulle reti sia verificare come le
  entità di protocollo ai vari livelli sono in
  grado di separare i dati dalle intestazioni e
  interpretare le informazioni di controllo.

24
IEEE 802.4 (Token Bus)
LIVELLO NETWORK
802.2 Logical Link Control ISO 8802.2
LLC
802.3
802.4
FDDI
802.5
802.6
MAC
ISO 8802.3
ISO 8802.4
ISO 8802.5
ISO 8802.6
ISO 9314
LIVELLO FISICO
FDDI
CSMA/CD
TOKEN BUS
TOKEN RING
DQDB
25
IEEE 802.4 (Token Bus)

• Caratteristiche principali
• topologia a bus
• cablaggio a bus
• arbitraggio del canale trasmissivo mediante
  token
• tipologia del protocollo deterministico
• velocità trasmissiva di 10 Mb/s
• throughput massimo di 8 Mb/s
• standard di rete utilizzato in ambito di fabbrica.

26
IEEE 802.5 (Token Ring)
LIVELLO NETWORK
802.2 Logical Link Control ISO 8802.2
LLC
802.3
802.4
FDDI
802.5
802.6
MAC
ISO 8802.3
ISO 8802.4
ISO 8802.5
ISO 8802.6
ISO 9314
LIVELLO FISICO
FDDI
CSMA/CD
TOKEN BUS
TOKEN RING
DQDB
27
IEEE 802.5 (Token Ring)

• Caratteristiche principali
• topologia ad anello
• cablaggio a stella o a doppio anello
• arbitraggio del canale mediante token
• tipologia del protocollo deterministico
• velocità trasmissiva a 4 o 16 Mb/s
• throughput massimo a 3 o 12 Mb/s
• evoluzione della rete Token Ring proposta da IBM
  in alternativa a Ethernet.

28
Multiprotocollo in IEEE 802.5
DECNET
TCP/IP
OSI
LIVELLO 3
LLC IEE 802.2
LIVELLO 2 - LLC
MAC IEEE 802.5
LIVELLO 2 - MAC
LIVELLO 1
10BASET
FOIRL
29
Formato del token

• Il token è costituito da tre campi
• lo Starting Delimiter (SD)
• lAccess Control (AC)
• lEnd Delimiter (ED).

SD
AC
ED
Ottetti 1 1 1
30
Formato del pacchetto

• Il pacchetto IEEE 802.5 è così strutturato

da 21 a 17796 ottetti
SFS
EFS
SD
AC
FC
DA
SA
RI
INFO
FCS
ED
FS
da 0 a 30
1
1
1
6
6
da 4 a 17749
4
1
1
31
Formato del pacchetto

• I primi due ottetti indicano l'inizio del
  pacchetto mentre gli ultimi due ne indicano la
  fine. I campi destination address e source
  address indicano l'indirizzo di destinazione del
  pacchetto e l'indirizzo della stazione generante
  il pacchetto. Il routing information contiene le
  informazioni di instradamento del pacchetto
  qualora si trattasse di una rete locale estesa.
  Il Frame Control definisce se il pacchetto è una
  trama MAC o se contiene una LLC-PDU. Il Frame
  Check Sequence contiene il codice di ridondanza
  ciclica.

32
Arbitraggio tramite Token

• La stazione mittente (A) aspetta il token (T)
• A trasforma il token nellheader del pacchetto
  (D) e trasmette i dati

T
D
33
Arbitraggio tramite Token

• La stazione destinataria (C), oltre a ripetere il
  pacchetto, lo copia localmente
• La stazione mittente (A) toglie il pacchetto
  dallanello e genera un nuovo token

D
DR
T
DR Dati Ricevuti
34
Ricezione del Token
A
ED
AC
SD
Token
B
D
C
35
Trasmissione del Pacchetto
Pacchetto
A
FC
AC
SD
RI
SA
DA
A
C
B
D
C
36
Ricezione del Pacchetto
Pacchetto
A
B
D
INFO
FC
AC
SD
RI
SA
DA
C
C
37
Rigenerazione del Token
Pacchetto
A
FC
AC
SD
SA
DA
SD
FS
ED
ED
AC
FCS
Token
B
D
INFO
C
38
Modalità di rilascio del Token

• Normalmente la stazione mittente rigenera il
  token solo dopo aver tolto il pacchetto
  dallanello ed eventualmente trasmette dei bit di
  riempimento. In questo modo sullanello è
  presente o un pacchetto o il token. L'early token
  release è una modalità alternativa di rilascio
  del gettone e consiste in una rigenerazione del
  token immediatamente dopo la trasmissione del
  pacchetto sull'anello. È utilizzato per avere la
  presenza di più pacchetti sulla rete e dunque per
  sfruttare maggiormente la banda del canale
  trasmissivo.

39
Early Token Release
T
D
D
C
A
C
A
B
B
F1
2 - A inizia a trasmettere
1 - A deve trasmettere e quindi cattura il token
40
Early Token Release
F1
D
D
C
A
C
A
B
B
T
F1
F2
4 - B cattura il token e inizia a trasmettere
3 - Dopo i dati A ritrasmette il token
41
Early Token Release
F1
T
F2
F2
D
D
C
A
C
A
B
B
T
5 - B emette il token
6 - A toglie F1
42
Early Token Release
T
D
D
C
A
C
A
B
B
T
F2
8 - B toglie F2
7
43
Rete ad Anello cablata a Stella

• La presenza di circuiti di by-pass rendono le
  reti ad anello più affidabili in caso di guasti
  sulla rete ed evitano possibili interruzioni del
  flusso di dati.

Circuito di Bypass
44
Rete ad Anello cablata a Stella

• Per cablare a stella una rete token ring si
  utilizza un Multistation Access Unit (MAU), ossia
  un concentratore con funzioni di centro-stella. I
  collegamenti tra il MAU e la stella prendono il
  nome di "lobi" (solitamente due coppie). Quando
  una stazione è spenta o subisce un guasto, il
  concentratore la esclude temporaneamente dalla
  rete mediante by-pass.

45
Rete ad Anello cablata a Stella
Lobo
46
Connessioni tra concentratori
Ring-IN
Ring-OUT
Anello Primario Anello di Backup
47
Tipi di concentratori

• I concentratori possono essere
• passivi hanno meccanismi di by-pass automatico
  solo sulle porte verso le stazioni, non su quelle
  di Ring-IN e Ring-OUT
• parzialmente attivi hanno circuiti di
  ripetizione associati alle porte di Ring-IN,
  Ring-OUT che realizzano il by-pass automatico
  anche su queste porte
• attivi hanno circuiti di ripetizione associati a
  tutte le porte.

48
Elezione dellactive monitor

• L'active monitor è la stazione, e con essa la
  funzione che svolge, che si occupa di stabilire
  il clock di riferimento per tutte le altre
  stazioni, che genera il gettone all'attivazione
  della rete o quando questo viene "perso" e che
  avvia lo scambio periodico di informazioni di
  servizio quali la notifica di vicinanza della
  stazione (neighbor notification).

49
Elezione dellactive monitor

• L'active monitor viene scelto durante la fase di
  token claim, dove tutte le stazioni propongono il
  proprio valore di claim (ottenibile
  dall'indirizzo di stazione) attraverso dei
  pacchetti inviati nell'anello verrà scelta la
  stazione con una proposta di claim superiore e
  tutte le altre stazioni si pongono in stato di
  standby. A questo punto l'active monitor
  ripulisce l'anello attraverso il ring purge e
  comincia ad inviare periodicamente dei pacchetti
  di Active Monitor Presence (AMP) se ciò non
  avviene, qualsiasi stazione in standby può dar
  vita ad una nuova fase di token claim.

50
Neighbor Notification

• Il neighbor notification è un processo attivato
  periodicamente nelle reti ad anello per
  identificare il Nearest Active Upstream Neighbor
  (NAUN), ossia il vicino a monte attivo.

51
Beaconing

• Il beaconing è un processo di isolamento dei
  guasti e viene attivato dalle stazioni che non
  ricevono più token, pacchetti o bit di
  riempimento. Se ad esempio una stazione non
  riceve più alcuna trasmissione, trasmette in
  broadcast un pacchetto di beacon indicando il suo
  NAUN tale pacchetto viene appunto ricevuto dal
  NAUN della stazione che ha dato il via al
  beaconing e la pone in stato di test assieme alla
  prima stazione. Se entrambe constatano il loro
  regolare funzionamento significa che il problema
  risiede nella connessione.

52
IEEE 802.6 (DQDB)
LIVELLO NETWORK
802.2 Logical Link Control ISO 8802.2
LLC
802.3
802.4
FDDI
802.5
802.6
MAC
ISO 8802.3
ISO 8802.4
ISO 8802.5
ISO 8802.6
ISO 9314
LIVELLO FISICO
FDDI
CSMA/CD
TOKEN BUS
TOKEN RING
DQDB
53
IEEE 802.6 (DQDB)

• Caratteristiche principali di DQDB (Distributed
  Queue Dual Bus)
• topologia a doppio bus
• cablaggio a doppio bus o a doppio anello
• arbitraggio del canale mediante prenotazione
• tipologia del protocollo deterministico
• velocità trasmissiva sino a 155 Mb/s
• standard per reti metropolitane approvato anche
  in sede CCITT.

54
ISO 9314 (FDDI)
LIVELLO NETWORK
802.2 Logical Link Control ISO 8802.2
LLC
802.3
802.4
FDDI
802.5
802.6
MAC
ISO 8802.3
ISO 8802.4
ISO 8802.5
ISO 8802.6
ISO 9314
LIVELLO FISICO
FDDI
CSMA/CD
TOKEN BUS
TOKEN RING
DQDB
55
ISO 9314 (FDDI)

• Caratteristiche principali di FDDI (Fiber
  Distributed Data Interface)
• topologia ad anello
• cablaggio a doppio anello o a stella
• arbitraggio del canale mediante token
• tipologia del protocollo deterministico
• velocità trasmissiva a 100 Mb/s
• throughput massimo a 80 Mb/s
• primo standard per reti locali concepito per
  operare su fibra ottica.

56
Riepilogo architetture MAC
MAC arbitraggio topologia cablaggio attesa
CSMA/CD contesa bus bus stella non deterministica
Token Bus token bus bus deterministica
Token Ring token anello stella doppio-anello deterministica
DQDB prenotazione doppio-bus doppio-bus doppio-anello deterministica
FDDI token anello stella doppio-anello deterministica
57
Domande di riepilogo

• Qual è il formato del pacchetto MAC IEEE 802.3?
• A cosa serve il preambolo?
• Quali sono le differenze tra IEEE 802.3 ed
  Ethernet V 2.0?
• Che cosa è il truncated binary exponential
  back-off?
• Che cos'è l'inter-packet gap?
• Qual è la lunghezza massima di un pacchetto IEEE
  802.3?
• Qual è il livello di compatibilità tra Ethernet e
  IEEE 802.3?
• In ricezione come si distingue una trama Ethernet
  da una trama IEEE 802.3?
• Qual è la topologia logica di una rete token
  ring?
• Come avviene il supporto multiprotocollo?

58
Domande di riepilogo

• Come funziona il MAC a token?
• Quali sono il formati del token e del pacchetto?
• Che cos'è l'Early Token Release?
• Quali sono le velocità trasmissive e le
  prestazioni di una rete token ring?
• Come si procede per cablare a stella una rete ad
  anello?
• Quali sono le funzionalità di un concentratore?
• Quali sono i tre tipi di concentratori token
  ring?
• Chi inserisce e disinserisce le stazioni
  nell'anello?
• Che cos'è l'active monitor?
• Che cos'è il neighbor notification?
• Che cos'è il beaconing?