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RETI DI CALCOLATORI
Terza Esercitazione
IEEE 802.3 (CSMA/CD)
LIVELLO
NETWORK
LLC
MAC
802.2 Logical Link Control
ISO 8802.2
802.3 802.4
802.5
802.6
ISO
8802.3
ISO
8802.5
ISO
8802.6
ISO LIVELLO
9314 FISICO
CSMA/CD TOKEN TOKEN
BUS
RING
DQDB
FDDI
ISO
8802.4
FDDI
2
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.
3
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.
4
Formato del Pacchetto
MAC in IEEE 802.3
PDU LLC
PREAMBLE SFD DSAP SSAP LENGHT DATA
7
OTTETTI
1
6
6
PAD
FCS
4
2
da 0 a 1500
da 0 a 46
5
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.
6
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.
7
Interoperabilità tra IEEE
802.3 e Ethernet V 2.0
Se type/lenght è <= 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 > a 1500:
• il campo è protocol type;
• la trama è Ethernet;
• il protocol type è direttamente disponibile.
8
Inter-Packet Gap
La distanza minima tra due pacchetti è
stata fissata in Ethernet e in 802.3 a
9.6 s.
Pacchetto 1
...........
Inter-Packet Gap
min 9.6 s
Pacchetto N
9
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.
10
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.
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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
12
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
CAVO TRANSCEIVER
CAVO DROP
CAVO AUI
Cavo Coassiale 50 ohm
STAZIONE
13
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 %
14
10base2
Stazione con
transceiver
incorporato
STAZIONE
CAVO TRANSCEIVER o
CAVO DROP o
CAVO AUI
STAZIONE
Cavo Coassiale 50 ohm
CONNETTORE A T
15
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).
16
10baseT
•
Standard di tipo punto a punto:
 richiede l'adozione di centro stella attivi
(repeater, HUB) per collegare le stazioni.
HUB
HUB
HUB
17
FOIRL
•
FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link):
 nasce per l’interconnessione di due ripetitori
remoti tramite una coppia di fibre ottiche;
 è oggi generalizzato all’interconnessione puntopunto 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.
18
10baseFL
Il 10baseFL è una miglioria del FOIRL ed
è compatibile con esso. La lunghezza
massima del link risulta essere di 2000
metri.
19
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 nell’interconnessione tra ripetitori. La distanza
massima dei link è di 2000 m.
20
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.
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Ripetitori
Stazione A
Stazione B
Applicazione
Applicazione
Presentazione
Presentazione
Sessione
Sessione
Trasporto
Trasporto
Rete
Rete
Data Link
Fisico
Ripetitore
Fisico
Fisico
Data Link
Fisico
22
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.
23
IEEE 802.4 (Token Bus)
LIVELLO
NETWORK
LLC
MAC
802.2 Logical Link Control
ISO 8802.2
802.3 802.4
802.5
802.6
ISO
8802.3
ISO
8802.5
ISO
8802.6
ISO LIVELLO
9314 FISICO
CSMA/CD TOKEN TOKEN
BUS
RING
DQDB
FDDI
ISO
8802.4
FDDI
24
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.
25
IEEE 802.5 (Token Ring)
LIVELLO
NETWORK
LLC
MAC
802.2 Logical Link Control
ISO 8802.2
802.3 802.4
802.5
802.6
ISO
8802.3
ISO
8802.5
ISO
8802.6
ISO LIVELLO
9314 FISICO
CSMA/CD TOKEN TOKEN
BUS
RING
DQDB
FDDI
ISO
8802.4
FDDI
26
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.
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Multiprotocollo in IEEE
802.5
DECNET
OSI
TCP/IP
LIVELLO 3
LLC
IEE 802.2
LIVELLO 2 - LLC
MAC
IEEE 802.5
LIVELLO 2 - MAC
LIVELLO 1
10BASET
FOIRL
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Formato del token
Il token è costituito da tre campi:
• lo Starting Delimiter (SD);
• l’Access Control (AC);
• l’End Delimiter (ED).
Ottetti
SD
AC
ED
1
1
1
29
Formato del pacchetto
Il pacchetto IEEE 802.5 è così
strutturato:
SFS
da 21 a 17796 ottetti
SD AC FC DA SA
1
1
1
6
6
RI
INFO
da 0 da 4
a 30 a 17749
EFS
FCS ED FS
4
1
1
30
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.
31
Arbitraggio tramite Token
•
•
La stazione mittente (A) aspetta il token (T)
A trasforma il token nell’header del
pacchetto (D) e trasmette i dati
T
D
A
D
C
B
A
D
C
B
32
Arbitraggio tramite Token
•
•
La stazione destinataria (C), oltre a ripetere
il pacchetto, lo copia localmente
La stazione mittente (A) toglie il pacchetto
dall’anello e genera un nuovo token
D
A
D
C DR
B
D
A
T
DR: Dati Ricevuti
C
B
33
Ricezione del Token
A
EDACSD
Token
B
D
C
34
Trasmissione del
Pacchetto
Pacchetto
A
RI SADA FC ACSD
A C
D
B
C
35
Ricezione del Pacchetto
A
Pacchetto
B
D
SD AC FC DA SA RI
C
INFO
C
36
Rigenerazione del Token
Pacchetto
A
SADA FC ACSD
D
EDAC SD FS ED FCS
Token
B
INFO
C
37
Modalità di rilascio del
Token
Normalmente la stazione mittente rigenera il
token solo dopo aver tolto il pacchetto
dall’anello ed eventualmente trasmette dei
bit di riempimento. In questo modo
sull’anello 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.
38
Early Token Release
T
D
A
D
C
B
1 - A deve trasmettere
e quindi cattura il token
A
C
B
F1
2 - A inizia a trasmettere
39
Early Token Release
D
D
A
T
C
B
F1
3 - Dopo i dati A
ritrasmette il token
A
F1
C
B
F2
4 - B cattura il token e
inizia a trasmettere
40
Early Token Release
F1
D
A
B
F2
F2
C
A
T
5 - B emette il token
D
T
C
B
6 - A toglie F1
41
Early Token Release
T
D
A
F2
D
C
A
C
B
T
7
8 - B toglie F2
B
42
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 43
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.
44
Rete ad Anello cablata a
Stella
Lobo
45
Connessioni tra
concentratori
Ring-IN
Ring-OUT
Anello Primario
Anello di Backup
46
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.
47
Elezione dell’active
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).
48
Elezione dell’active
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.
49
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.
50
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.
51
IEEE 802.6 (DQDB)
LIVELLO
NETWORK
LLC
MAC
802.2 Logical Link Control
ISO 8802.2
802.3 802.4
802.5
802.6
ISO
8802.3
ISO
8802.5
ISO
8802.6
ISO LIVELLO
9314 FISICO
CSMA/CD TOKEN TOKEN
BUS
RING
DQDB
FDDI
ISO
8802.4
FDDI
52
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.
53
ISO 9314 (FDDI)
LIVELLO
NETWORK
LLC
MAC
802.2 Logical Link Control
ISO 8802.2
802.3 802.4
802.5
802.6
ISO
8802.3
ISO
8802.5
ISO
8802.6
ISO LIVELLO
9314 FISICO
CSMA/CD TOKEN TOKEN
BUS
RING
DQDB
FDDI
ISO
8802.4
FDDI
54
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.
55
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
56
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? 57
Come avviene il supporto multiprotocollo?
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?
58
Che cos'è il beaconing?