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Reti locali e standard IEEE 802.3

Reti locali e standard IEEE 802.3. Indice. reti locali, caratteristiche generalità del sottostrato MAC standard IEEE 802 standard Ethernet (IEEE 802.3). NIC. NIC. NIC. NIC. NIC. Reti locali. software di rete. software di rete. software di rete. scheda di rete. HUB.

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Reti locali e standard IEEE 802.3

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Presentation Transcript

  1. Reti locali e standard IEEE 802.3 Indice • reti locali, caratteristiche • generalità del sottostrato MAC • standard IEEE 802 • standard Ethernet (IEEE 802.3) Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  2. NIC NIC NIC NIC NIC Reti locali software di rete software di rete software di rete scheda di rete HUB sistema di cablaggio software di rete software di rete Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  3. Reti locali: caratteristiche • supporti di trasmissione • tecniche di trasmissione (in banda base, in larga banda, digitale su canale analogico) • topologie di rete • metodi di controllo degli accessi • software di rete • standard (IEEE 802) Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  4. Reti locali: supporti di trasmissione doppino ritorto (UTP) unshielded twisted pair Cat. 1 sistemi di allarme e telefonia Cat. 2 voce, seriale e dati a bassa velocità (LocalTalk 4 Mbps) Cat. 3 dati (Ethernet 10 MBps, 10BaseT) Cat. 4 dati (TokenRing 16 Mbps) Cat. 5 dati (Fast Ethernet 100 Mbps) figure tratte da PC Professionale - 1997 Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  5. Reti locali: supporti di trasmissione connettore BNC cavo coassiale (coax) • interferenze e disturbi ridotti • difficile da installare, ma supporta distanze maggiori • cavo grosso (thick coax, 10BASE5) • cavo sottile (thin coax, 10BASE2) figure tratte da PC Professionale - 1997 Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  6. Reti locali: supporti di trasmissione n2 2 fibra ottica (fiber) immune ai disturbi elettro-magnetici, alta capacità trasmissiva, bassa attenua-zione, difficoltà di installa-zione c 1 n1 1= angolo di incidenza 2= angolo di rifrazione c= angolo critico figure tratte da PC Professionale - 1997 Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  7. 1 1 2 2 3 3 4 4 Reti locali: supporti di trasmissione 50  fibra mono- modale multimodale step-index 50  2-5  multimodale graded-index 125  Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  8. Reti locali: supporti di trasmissione Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  9. Reti locali: tecniche di trasmissione • trasmissione in banda base • i bit vengono associati ad impulsi • necessitano di ripetitori • capacità del canale non suddivisibile • flusso bidirezionale • trasmissione in larga banda • analogica, mediante modulazione, monocanale e multicanale Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  10. Reti locali: codifiche 1 1 0 1 0 0 0 0 Manchester 1 1 0 1 0 0 0 0 Manchester differenziale Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  11. Reti locali: topologie di rete • topologia fisica • dipende dal cablaggio e dai dispositivi utilizzati • bus, stella, anello a stella, ad albero • topologia logica • dipende dal metodo con cui i nodi di elabora-zione si passano le informazioni Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  12. Reti locali: topologie di rete rete a bus (linear bus) • facilmente espandibile • cablaggio ridotto • sensibile al guasto del cavo • adatta ad am-bienti limitati • std. Ethernet terminatore giuntia “T” Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  13. Reti locali: topologie di rete rete a stella (star) • semplice da instal-lare e cablare • insensibile al gua-sto di un satellite • sensibile al guasto del concentratore • più costoso e meno diffuso del bus concentratore Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  14. Reti locali: topologie di rete rete anello a stella (token ring) • simile alla stella • cablatura consistente • sensibile al guasto del MAU • meno diffuso del bus • standard Token Ring MAU Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  15. Reti locali: topologie di rete rete ad albero • rete a bus + rete a stella • facilità di espansione, anche di blocchi • connessione punto-punto tra host ed hub • cablaggio abbastanza critico backbone HUB Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  16. Reti locali: controllo degli accessi • accesso casuale • chi deve trasmettere aspetta che il mezzo si liberi, e poi prova (CSMA/CD) • accesso distribuito • algoritmo distribuito tra tutti i nodi (CSMA/CA, Token Ring) • accesso centralizzato • un solo sistema controlla tutti gli altri nodi (TDMA) Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  17. Reti locali: accesso casuale • CSMA/CD , quando deve trasmettere: • Carrier Sense: controlla se il mezzo è attualmente in uso: in tal caso aspetta che si liberi • Multiple Access: il messaggio trasmesso arriva a tutti i nodi, che ne esaminano l’indirizzo di destinazione, solo il destinatario lo mantiene • Collision Detect: in caso di collisione i nodi se ne accorgono, attendono un intervallo di tempo casuale e variante, e poi ricominciano Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  18. Reti locali: accesso distribuito • CSMA/CA , quando deve trasmettere: • Carrier Sense: controlla se il mezzo è attualmente in uso: in tal caso aspetta che si liberi • Multiple Access: il messaggio trasmesso arriva a tutti i nodi, che ne esaminano l’indirizzo di desti-nazione, solo il destinatario lo mantiene • Collision Avoidance: i nodi che vogliono trasmet-tere, attendono un intervallo di tempo prefissato, e se alla fine il mezzo è libero, lo usano Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  19. Reti locali: accesso distribuito • Token ring , quando deve trasmettere: • le stazioni si passano un breve messaggio (token) • se il token arrivato è libero, chi lo riceve può occuparlo e accodarli il suo messaggio • il destinatario lo memorizza (gli altri lo passano) • il mittente, quando riceve il suo messaggio, lo elimina dalla rete, libera il token e lo passa al successivo Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  20. Reti locali: accesso centralizzato • TDMA , quando deve trasmettere: • Time Division: l’utilizzo del mezzo è suddiviso temporalmente, in tanti slot di tempo • Multiple Access: ad ogni sistema viene attribuito ciclicamente uno slot: per trasferire informazioni può utilizzare solo il suo slot; se un nodo non deve trasmettere, lo slot rimane vuoto Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  21. Reti locali: software di rete • Sistema operativo di rete peer-to-peer • ogni sistema mette a disposizione le risorse desiderate (Windows 95/98, for Workgroups) • lento nel caso di risorse molto condivise • non c’è un file server o un gestore centrale • costo iniziale molto contenuto, facilmente attivabile • manca un file server • sicurezza limitata Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  22. Reti locali: software di rete • Sistema operativo di rete client/server • il server fornisce l’accesso sicuro e protetto alle risorse, ed il N.O.S. garantisce la concorrenza e la trasparenza nell’accesso • vantaggi: centralità, scalabilità, flessibilità, interoperabilità, accessibilità • svantaggi: costo, manutenzione tecnica, guasti • server condiviso dall’utente (Windows NT) • server dedicato (NetWare Novell) Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  23. Standard IEEE 802: generalità • Sviluppato nei laboratori della Xerox negli anni ‘70 con il nome di standard Ethernet • nell’83 diventa uno standard: IEEE 802 • copre i primi due livelli OSI, e distingue il livello 2 dipendente dal mezzo con quello indipendente Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  24. Standard IEEE 802: generalità 802.2 LLC Livello 2 MAC 802/3 MAC 802/4 MAC 802/5 MAC 802/6 PHM 802/3 PHM 802/4 PHM 802/5 PHM 802/6 Livello 1 Token bus DQDB Ethernet Token ring Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  25. Standard IEEE 802: generalità • 802.1 : specifiche generali del progetto • 802.2 : Logical Link Control • 802.3 : CSMA/CD (Ethernet) • 802.4 : Token bus (LAN automazione ind.) • 802.5 : Token ring • 802.6 : DQDB (MAN) • ... Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  26. Standard IEEE 802: generalità dellostrato MAC • Media Access Control (o MultiAccess Control) regola la competizione per l’accesso al mezzo • metodi di allocazione statica (predefinita) • spreco di banda in assenza di trasmissione • metodi di allocazione dinamica (in base alle esigenze) • protocolli a contesa, senza contesa ed a prenotazione Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  27. Generalità dello strato MACprotocollo a contesa ALOHA • Le stazioni trasmettono quando ne hanno la necessità, e poi confrontano il trasmesso con il ricevuto • in caso di collisione aspettano un po’ e poi riprovano Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  28. Generalità dello strato MACrendimento protocollo ALOHA • tutti i frame hanno la stessa dimensione, e quindi la loro durata di emissione è costante (FrameTime) • N stazioni indipendenti che emettono mediamente K frame in un FrameTime, hanno un periodo di vulnerabilità che vale 2 • FrameTime • Detto S il traffico utile trasferito (throughput) e G il traffico totale (utile più ritrasmissioni) S = G • e -2G • throughput massimo = 0,184 per G = 0,5 Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  29. Generalità dello strato MACProtocolloslotted ALOHA • si divide il tempo in intervalli della dimensione di un FrameTime e le stazioni possono trasmettere solo all’inizio dell’intervallo • il periodo di vulnerabilità si dimezza • il traffico utile trasferito S ora vale S = G • e -G • throughput massimo = 0,368 per G = 1 (l’efficienza è ancora molto bassa) Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  30. Generalità dello strato MACProtocolli CSMA (1) • nelle reti locali si può anche ascoltare prima di trasmettere, per ridurre notevolmente le collisioni • Carrier Sense Multiple Access • 1-persistent: ascolto il canale, se è occupato aspetto e poi trasmetto subito, se è libero trasmetto, se collido aspetto un tempo random (il ritardo di propagazione può indurre collisioni) Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  31. Generalità dello strato MACProtocolli CSMA (2) • non-persistent: ascolto il canale, se è occupato aspetto e poi trasmetto dopo un tempo random, se è libero trasmetto, se collido aspetto un tempo random (riduce ulteriormente le collisioni) • p-persistent: (si applica a canali slotted) ascolto il canale, se è occupato aspetto il prossimo slot e poi riprovo, se è libero con probabilità (p) trasmetto, con probabilità (1-p) aspetto il prossimo slot, se collido aspetto un tempo random (si riduce l’intervallo di vulnerabilità iniziale) Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  32. Generalità dello strato MACProtocolli CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection • quando la stazione si accorge (quasi subito) di aver colliso, interrompe la trasmissione • l’intervallo di vulnerabilità vale al massimo il dop-pio del tempo di propagazione da un estremo all’alto A B T Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  33. Generalità dello strato MACProtocolli per reti ad anello host • non ci sono collisioni fisiche, ma solo conflitti di accesso alla globalità della rete • permette un accesso deterministico A interfaccia D B tratto punto-punto unidirezionale C Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  34. A A B B D D C C Generalità dello strato MACProtocolli per reti ad anello 1 1 4 NO SI 2 2 3 • ogni bit che arriva all’interfaccia viene letto, copiato in un buffer, analizzato e ritrasmesso dopo un bit-time Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  35. Generalità dello strato MACProtocolli per reti ad anello • si può determinare la massima attesa prima di poter trasmettere • se tutte le stazioni devono trasmettere, l’efficienza raggiunge il 100% • se solo una deve trasmettere, l’efficienza è inferiore rispetto al CSMA/CD Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  36. Generalità dello strato LLC • rende indistinguibili ai livelli superiori i livelli MAC e fisico relativi a mezzi diversi, fornendo un’interfaccia unica • se richiesto fornisce un servizio più affidabile del livello MAC (datagram, datagram confermato, collegamento affidabile e connesso) • indirizzi LLC di un solo byte per specificare il protocollo che dovrà gestire il livello superiore Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  37. Ethernet (802.3) • Protocollo CSMA/CD di tipo 1-persistent funzionanate a 10Mbps, derivato dall’Ethernet • chi riscontra una collisione emette un disturbo (jamming) di 32 bit • il tempo casuale per ritrasmettere è regolato dall’algoritmo binary backoff exponential Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  38. Struttura fisica della rete Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  39. massima estensione 10Base2 segmento 0 nodi - 186 m RIP RIP segmento popolato max 30 nodi - 186 m segmento popolato max 30 nodi - 186 m segmento 0 nodi - 186 m RIP RIP segmento 0 nodi - 186 m segmento popolato max 30 nodi - 186 m 5 segmenti - 4 ripetitori - 3 segmenti popolati Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  40. standard 10Base2 figure tratte da PC Professionale - 1997 Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  41. HUB HUB HUB HUB massima estensione 10BaseT uplink verso segmento popolato 5 segmenti - 4 ripetitori - 3 segmenti popolati ogni link punto-punto max 100 m Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  42. HUB HUB HUB HUB HUB HUB HUB HUB 10BaseT segmentata HUB switch / BRIDGE dominio di collisione segmento a 10 Mbit condivisi dominio di collisione segmento a 10 Mbit condivisi Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  43. standard 10BaseT figure tratte da PC Professionale - 1997 Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  44. HUB HUB massima estensione 100BaseTX dominio collisione max 205 m uplink 5 m o più segmento max 100 m 3 segmenti - 2 ripetitori - 1 segmento popolato Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  45. struttura del frame 802.3 destinazione sorgente lunghezza preamble start of frame pad checksum dati Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  46. Fast Ethernet (803.2u) • vi sono tre categorie, in base al mezzo: • 100BaseT4 (4 doppini classe 3) • 100BaseTX (2 doppini classe 5) la più diffusa • 100BaseFX (fibra multimodale) Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  47. funzionamento del TRANSCEIVER • TRANSmitter/reCEIVER • converte i segnali digitali della porta AUI (Attachment Unit Interface) di una scheda di interfaccia Ethernet (NIC) nei segnali atti a pilotare uno specifico mezzo fisico (10Base2, 10Base5, 10BaseT, …) Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  48. funzionamento del REPEATER • dispositivo usato per superare la lunghezza massima di un collegamento • amplifica e rigenera il segnale • ritrasmette anche le collisioni repeater in 10Base2 max 186 m in 10Base2 max 2x186 m Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  49. HUB funzionamento dell’HUB • dispositivo che consente di cabla-re a stella una rete a bus: ripete il segnale proveniente da una sua porta in tutte le altre porte • usato nelle reti 10BaseT e 100BaseTX • permette l’inserimento o l’esclu-sione a caldo di una stazione, e isola le stazioni guaste Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

  50. funzionamento dello SWITCH • dispositivo che crea una connessione tra una porta entrante ed una uscente • collega vari segmenti smistando selettiva-mente i pacchetti in transito • riduce i domini di collisione ed aumenta la banda di ogni segmento Architettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo

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