Corso di RETI DI COMUNICAZIONE E INTERNET Modulo 1 · RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 0 ......

Reti di Comunicazione – M. De Marco

3. RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN)

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Politecnico di Milano – Sede di Cremona A.A. 2012/13

Corso di

RETI DI COMUNICAZIONE E INTERNET

Modulo 1

Martino De Marco

email: [email protected]

skype: martino.demarco

Parte 3

RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN)



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Programma del corso

1 - RETI E SERVIZI DI

TELECOMUNICAZIONI

1.1 Servizi di telecomunicazioni

1.2 Caratterizzazione delle reti di

telecomunicazioni

1.3 Protocolli di comunicazione

2 - RETI DATI IN AREA GEOGRAFICA

(WAN)

2.1 Il livello data-link

2.2 Il livello di rete

2.3 Valutazione delle prestazioni

2.4 Cenni sull‟evoluzione delle reti

dati in area geografica

3 - RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN)

3.1 Architetture e protocolli per LAN

3.2 LAN IEEE 802.3

3.3 Wireless LAN

3.4 Interconnessione LAN (bridging e routing)

4 - FONDAMENTI DI TELEFONIA FISSA E MOBILE

4.1 Reti fisse analogiche e digitali

4.2 Reti radiomobili



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Indice

• Generalità sulle reti locali

• Ethernet / IEEE 802.3

• Bridging e switching

• Virtual LAN

• LAN Ethernet a 100 Mbps e 1000 Mbps



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Generalità

• Definizione

– Sistema di comunicazione tra apparecchiature indipendenti entro

un'area limitata che utilizza un canale fisico ad alta velocità con basso

tasso d'errore

• Attributi di una LAN

– Affidabilità: schede di LAN oggi prodotte con garanzia illimitata

– Flessibilità: utilizzate per applicazioni molto diverse (LAN di PC,

integrazione PC-mainframe, ecc.)

– Modularità: componenti di diversi costruttori utlizzabili

– Espandibilità: crescita graduale della rete nel tempo

– Gestibilità: componenti delle LAN tali da essere gestiti in remoto con il

protocollo SNMP (Applicativo basato su UDP/IP)

– Economicità: elemento chiave per la diffusione delle LAN



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Il progetto IEEE 802

Struttura generale del progetto

Interfaccia unificata con il livello network LIVELLO

NETWORK

LLC 802.2 . Logical Link - Control

ISO 8802.2

MAC 802.3

ISO 8802.3

802.6

ISO 8802.6

802.5

ISO 8802.5

802.4

ISO 8802.4

FDDI

ISO

9314

LIVELLO

DATA LINK

LIVELLO

FISICO

CSMA/CD TOKEN

BUS

TOKEN

RING

DQDB FDDI

Tecnologie trasmissive differenziate



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• Comitati IEEE per standardizzare l'evoluzione delle LAN (e MAN)

– 802.1 Overview, Architecture, Bridging and Management

– 802.2 Logical Link Control

– 802.3 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

• 802.3u 100BaseT; 802.3z 1000BaseT

– 802.4 Token Bus

– 802.5 Token Ring

– 802.6: DQDB (Distributed Queue Dual Bus) - MAN

• Altri comitati

– 802.7 Broadband technical advisory group

– 802.8 Fiber-optic technical advisory group

– 802.9 Integrated data and voice networks

– 802.10 Network security

– 802.11 Wireless network WiFi

– 802.12 100VG AnyLAN

– 802.14 Cable-TV based broadband communication network

– 802.15 Wireless Personal Area Network (Bluetooth)

– 802.16 Broadband Wireless Access WiMax



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• IEEE 802.1

– Specifiche generali del progetto IEEE 802

– 802.1 Part A: Overview and Architecture

– 802.1 Part B: Addressing, Internetworking and Network Management

– 802.1 Part C: MAC Bridges

• Obiettivo: LAN e MAN devono fornire interfaccia unificata

verso il livello Network, nonostante le diverse tecnologie

trasmissive

• Mezzo: livello Data Link diviso in

– LLC (Logical Link Control)

• Comune a tutte le LAN

– MAC (Medium Access Control)

• Specifico per la singola LAN



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LLC

• Sottolivello LLC (Logical Link Control) – Fornisce interfaccia unificata verso il livello Network

– Derivato da HDLC senza le funzioni di frame delimitation e FCS già svolte a livello MAC

– Livello LLC realizzato in software (livello MAC in hardware)

– Ogni livello LLC gestisce un solo livello MAC

– Opera sia come connectionless (più diffuso) che come connection-oriented

• Relazione tra PDU

L3-DSAP L3-SSAP L4-PDU….L3

PDU

LLC-DSAP LLC-SSAP CONTROL L3-PDU

MAC-DSAP MAC-SSAP LLC PDU FCS

LLC

PDU

MAC

PDU



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LLC

• LLC-PDU

• Tipi di PDU

– U-PDU (Unnumbered): trasporto dati utente (modo connectionless) per inizializzazione o diagnostica

• UI (Unnumbered Information): dati di utente

• XID (Exchange Identification): tipi di servizio LLC disponibili

• TEST (Test): loopback test tra sistemi

– I-PDU (information): trasporto dati di utente (connection-oriented)

– S-PDU (Supervisory): trasporto informazioni di controllo (connection-oriented)

• Control field

– 1 byte: U-PDU

– 2 byte: S-PDU, I-PDU

DESTINATION

ADDRESS

SOURCE

ADDRESS CONTROL INFORMATION

Byte 1 1 1/2 m



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MAC

• Sottolivello MAC (Medium Access Control) – Risolve il problema della condivisione del mezzo trasmissivo

– Necessario poichè a livello Data Link le LAN usano una sottorete trasmissiva broadcast

• Problemi connessi ad una sottorete trasmissiva broadcast – Trasmissione: verifica di canale libero prima di trasmettere il

messaggio

– Ricezione: determinazione dell'effettivo destinatario del messaggio

• Soluzioni – Trasmissione: uso di algoritmo tipico del MAC

– Ricezione: uso di indirizzi a livello MAC (nella MAC-PDU) che trasformano trasmissioni broadcast in

• Comunicazioni punto-punto

• Comunicazioni punto-gruppo

• Comunicazioni broadcast



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MAC

• IEEE 802.3: evoluzione di Ethernet proposta da Digital, Intel e Xerox

– MAC di tipo CSMA/CD

• Arbitraggio canale con contesa non determinstica

• Non garantisce limite superiore su tempo di attesa

– Topologia logica a bus con cablaggio a bus o a stella

– Velocità 10 Mbit/s (max throughput 4 Mbit/s)

• IEEE 802.4: standard per automazione di fabbrica (MAP- Manufact Automation Protocol)

– MAC di tipo Token Bus

• Arbitraggio canale con token

• Garantisce limite superiore su tempo di attesa

– Topologia logica e fisica a bus


• IEEE 802.5: evoluzione di Token Ring proposta da IBM

– MAC di tipo Token Ring



– Topologia logica ad anello con cablaggio a stella o a doppio anello

– Velocità 4 o 16 Mbit/s (max throughput 3 o 12 Mbit/s)



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MAC

• IEEE 802.6: standard per MAN

– MAC di tipo DQDB

• Arbitraggio canale con prenotazioni


– Topologia logica a doppio bus con cablaggio a doppio bus o a doppio anello

– Velocità 34/140 Mbit/s (max throughput 80%)

• FDDI (Fiber Distributed Data Interface):

inserita nel gruppo IEEE 802, ma standard ISO (ISO 9314)

– MAC



– Topologia logica ad anello con cablaggio a stella o a doppio anello


– Primo standard per LAN in fibra (anche realizzazioni in rame)



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MAC

• MAC-PDU

– FCS: codice CRC a 32 bit

• Tipi indirizzo (48 bit)

– Single

– Multicast

– Broadcast (ff-ff-ff-ff-ff-ff)

• Scheda che riceve una trama

– Verifica integrità

– Analizza indirizzo

– Trasferisce al livello LLC se

• MAC-DSAP broadcast

• MAC-DSAP single con indirizzo uguale a quello della scheda

• MAC-DSAP multicast con indirizzo di scheda nel gruppo

Indirizzo di

destinazione

Indirizzo di

mittente LLC PDU FCS

MAC-DSAP MAC-SSAP INFO



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Indirizzi MAC

• 6 byte nella ROM della scheda

– Primi 3 byte: codice costruttore

(OUI - Organization

Unique Identifier)

– Secondi 3 byte: numerazione

progressiva

• Ordine trasmissione bit dipendente dal protocollo

– 802.3 e 802.4: primo bit è il meno significativo del primo byte

– 802.5 e FDDI: primo bit è il più significativo del primo byte

• Formato canonico scelto da

IEEE coincide con quello di

802.3

– Reti con altro formato

devono effettuare

conversione

0 8 0 0 2 b 3 c 0 7 9 a

OUIOUI assegnato dall’IEEE assegnato dall’IEEE Assegnato dal costruttoreAssegnato dal costruttore

08-00-2B-3C-56-fe Individual Universal 08-00-2b-3c-56-fe 10-00-d4-3c-6a-7f

01-00-e5-7f-00-02 Multicast Universal 01-00-e5-7f-00-02 80-00-7a-fe-00-40

aa-00-04-00-65-27 Individual Local aa-00-04-00-65-27 55-00-20-00-a6-e4

03-00-00-20-00-00 Multicast Local 03-00-00-20-00-00 c0-00-00-04-00-00

ff - ff - ff - ff - ff - ff Broadcast ff - ff - ff - ff - ff - ff ff - ff - ff - ff - ff - ff

Canonical Order SignificatoNative Order

802.3 e 802.4

Native Order

802.5 e FDDI



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Livello fisico

• Cavo coassiale Thick Ethernet

– Ethernet 10Base5 (tipo RG213)

– un conduttore centrale in rame di tipo solido

– isolante in materiale espanso o compatto (teflon)

– due schermi in foglio di alluminio

– due schermi in calza

• Cavo coassiale Thin Ethernet

– Ethernet 10Base2 (tipo RG58)

– un conduttore centrale in rame di tipo trefolato

– isolante in materiale espanso o compatto

– uno schermo in foglio di alluminio e uno schermo in calza

– Attenuazione 2.7 volte superiore al cavo Thick



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Livello fisico • Doppino non schermato (Unshielded Twisted Pair -

UTP)

– A 1 coppia o due coppie per fonia

– A 4 coppie nel cablaggio strutturato

– Multicoppie (10, 20, 25, 50, 100, 300 coppie) sulle dorsali fonia

– A volte su dorsali dati a basse o medie velocità

• Doppino schermato S-UTP

– Doppino con schermo globale costituito da 1 foglio di alluminio e da 1 calza in rame

– Ad es., 4 coppie singolarmente schermate in foglio + 1 schermo globale in calza

– Utilizzato nel cablaggio strutturato

– Ridottissima diafonia tra le coppie, costo elevato, difficile da intestare sui plug RJ45 schermati

• Doppino schermato STP (Shielded Twisted Pair)

– Doppino con singole coppie schermate più schermo globale



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Livello fisico - Doppini • Cat. 1: per telefonia analogica

• Cat. 2: per telefonia digitale a trasmissione dati a bassa velocità (linee seriali)

• Cat 3: B=16 MHz

– Ethernet 10BaseT e 100BaseT4, Token Ring 4 Mb/s

• Cat. 4: B=20 MHz

– Token Ring 16 Mb/s

• Cat. 5: B=100 MHz

– FDDI MLT-3, Ethernet 100BaseTX, 100VG AnyLan su 2 coppie

• Cat. 5E: B=100 MHz

– reti locali Gigabit Ethernet 1000 Base TX

– Introdotto per (Ri)Classificare i Cablaggi UTP Cat. 5 che soddisfano Test di verifica per il supporto di Gigabit Ethernet

• Cat. 6: B=250 MHz su 100 m – Draft

– Obiettivo: Gigabit Ethernet e oltre

• Cat. 7: B=600 MHz – 1200 MHz – Draft

– Obiettivo: Gigabit Ethernet e oltre



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Livello fisico - Doppini



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Livello fisico: fibra ottica • Fibre ottiche multimodali: la luce si propaga con diversi percorsi:

– Step-index (oggi non più utilizzate)

– Graded-index (utilizzate tipicamente nelle reti locali)

• La variazione continua degl‟indici di rifrazione rallenta i raggi centrali

• La banda passante molto superiore a quelle step-index

• Finestra I e II (850 e 1300 nm)

– Si trasmette con LED

• poco costosi – VCSEL a 850 nm

• Fibre ottiche monomodali:

– La fibra si comporta come guida d‟onda: un solo modo di propagazione

– Non si ha dispersione modale

– La banda passante è elevatissima, centinaia di GHz * Km

– Lavorano in finestra II e III (1300 e 1500 nm)

– Si trasmette con Laser

• Più costosi dei LED

• Coprono distanze maggiori a velocità maggiori

– Difficoltà interconnessione

• Aumenta al diminuire delle dimensioni del core



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Livello fisico: fibra ottica



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Indice




• Virtual LAN


by Bob Metcalfe

http://wwwhost.ots.utexas.edu/ethernet/metcalfe-drawing.html



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Ethernet / IEEE 802.3 - Generalità

• Ethernet sviluppata da

Digital, Intel, Xerox negli

anni 70

• Successivamente

standardizzata come IEEE

802.3 (1985) e come ISO

8802.3 (1989)

• Caratteristiche

– Topologia a bus

– Velocità 10 Mbit/s

– Metodo di accesso CSMA-

CD

– Coinvolge il livello 1 e il

sottolivello MAC del livello 2

LIVELLO

NETWORK

802.2 Logical LinkControl

ISO 8802.2 LLC

MAC

LIVELLO

DATA LINK

802.3

ISO

8802.3

Ethernet

versione

2.0 LIVELLO

FISICO

802.5

ISO

8802.5

FDDI

ISO

9314

Ethernet V 2.0 di

Digital . Intel . Xerox Standard ANSI/IEEE ed ISO/IEC



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Livello fisico

• Velocità trasmissione:

10 Mbit/s

• Massima distanza tra le due

stazioni più distanti: 2.8 km

• Numero massimo stazioni:

1024

• Mezzo trasmissivo: cavo

coassiale thick (RG213)

– Impedenza: 50

– Velocità minima di

propagazione: 0.77c

– Attenuazione max segmento

(500 m): 8.5 dB a 10 MHz o

6 dB a 5 MHz

• Topologia a bus

Transceiver Bus

cavo transceiver

(cavo drop)



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Livello fisico

• Transceiver

– Elemento che consente di

trasmettere/ricevere trame sul

mezzo trasmissivo

– Si collega all'interfaccia

Ethernet (controller) tramite

cavo transceiver

• Un Transceiver include

– Due driver per trasmissione al

controller di

• Segnali dati

• Segnale di collisione

– Un receiver per trasmissione

sul mezzo trasmissivo dei dati

dell'intefaccia

– Un circuito di alimentazione

alimentato dal controller

Receiver

Collision

Transmitter

+ 12 V, oppure + 15 V Pin 13

Pin 6

Pin 5

Pin 12

Pin 2

Pin 9

Pin 3

Pin 10 +

-

+

-

+

-

+ c

TX

Coll .

RX

Power Pin 13

Pin 6

Pin 5

Pin 12

Pin 2

Pin 9

Pin 3

Pin 10

Isolated Power Supply

Coll . Circ .

Ethernet Controller Transceiver Cable

Transceiver

Coax

Cable



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Controller Ethernet

• Codifica/decodifica Manchester: garantisce almeno una

transizione del segnale per bit (facilita l'estrazione del clock)

Clock

High

Low

0 1 0 1 0 0 1 1 1



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Sottolivello MAC

• MAC-PDU: trama IEEE 802.3

– Preambolo (7 byte): consente la sincronizzazione in ricezione

– SFD - Start Frame Delimiter (1 byte): contiene una violazione del codice

Manchester

– Destination address, DA (6 byte)

– Source address, SA (6 byte)

– Length (2 byte): lunghezza del campo LLC PDU

– Data (0-1500 byte): lunghezza variabile

– Pad (0-46 byte): garantisce lunghezza minima trama (64 byte)

– FCS - Frame Check Sequence (4 byte)

P r e a m b l e L L C - P D U F C S D A S A

1

L e n .

6 4 - 1 5 1 8

S F D

6 7 6 2 0 - 1 5 0 0 4

P a d

0 - 4 6 B y t e



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Sottolivello MAC

• Trasmissione/ricezione trame – Il MAC riceve l‟unità informativa dal livello superiore e genera una

stringa seriale da trasmettere sul mezzo fisico

– Il MAC garantisce una spaziatura minima tra trame trasmesse (interpacket spacing)

– Il MAC riceve una stringa seriale di bit sul mezzo fisico e fornisce l‟unità informativa al livello superiore

– Il MAC scarta le trame più corte della lunghezza minima (64 byte)

• Gestione campo FCS – Generazione campo FCS per le trame da trasmettere

– Controllo correttezza campo FCS nelle trame ricevute

• Gestione preambolo – Generazione preambolo per le trame da trasmettere

– Rimozione preambolo nelle trame ricevute



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Sottolivello MAC

• Metodo di accesso: CSMA/CD

– Carrier Sense: listen before talking

– Multiple Access: mezzo trasmissivo condiviso con possibili collisioni

– Collision Detection: listen while talking

• Gestione collisioni

– Il MAC interrompe la trasmissione se rileva collisione

– Il MAC genera segnale di jamming di 32 bit per segnalare l'avvenuta collisione

– Il MAC rischedula la trasm. con algoritmo di back-off (max 16 volte)

• Ritardo è un multiplo intero dello slot time (512 bit o 51.2 s)

• Multiplo al tentativo n è numero casuale in [0,2k] , k=min(n,10)



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Sottolivello MAC

• Principali parametri Ethernet

– Slot time 512 bit time (51.2 s)

tempo di attesa prima di una ritrasmissione

– Inter Packet Gap 9.6 s distanza minima tra due trame

– Attempt limit 16 max numero tentativi di ritrasmissioni

– Backoff limit 10 numero tentativi oltre il quale non

aumenta più la casualità del backoff time

– Jam size: 32 bit lunghezza sequenza di jam

– Max frame size: 1518 byte

– Min frame size: 64 byte



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Configurazioni di rete

• Topologie

– Logica: Bus

– Fisica: Bus o Stella

• Configurazioni

– Mixing Segment, in grado di

connettere più di 2 transceiver (BUS)

• 10base5: coassiale thick

• 10base2: coassiale thin

• 10baseFP: utilizzo di stelle ottiche

passive

– Link Segment, in grado di connettere

solo 2 transceiver (punto-punto)

• 10baseT: doppino

• FOIRL: fibra ottica per connettere

repeater

• 10baseFL: evoluzione di FOIRL

• 10baseFB: standard con

caratteristiche di fault tolerance

Hub

A B C ED

A

B

C

D

E

F

G



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10Base5

• Come in Ethernet v2.0

• Cavo coassiale thick (RG213)

– Impedenza: 50

– Velocità min prop: 0.77c


(500 m): 6 dB a 5 MHz, 8.5

dB a 10 MHz

• Parametri

– Lunghezza max cavo coax:

500 m (1 o più spezzoni)

– Lunghezza max cavo AUI

(Attachment Unit Interface) o

Drop: 50 m

– Distanza min tra due MAU

(Medium Access Unit) o

transceiver: 2.5 m

– Numero max MAU per

segmento: 100

Stazione Stazione Stazione

Cavo AUI o drop

2.5 m min Giunto o barrel

di tipo “N”

MAU ( transceiver )

Thick coax 500 m max

100 MAU max connessi in un segmento

Terminatore da 50



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10Base2

• Mezzo trasmissivo: cavo

coassiale Thin (RG58)

– Impedenza: 50

– Velocità min di propagazione:

0.65c


(185 m): 6 dB a 5 MHz, 8.5 dB a

10 MHz

• MAU collegato al cavo coax con

connettore a T (BNC)

• Parametri configurazione

– Lunghezza max cavo coassiale:

185 m

– Lungh max cavo AUI: 50 m

– Dist min tra due MAU: 0.5 m

– Numero max MAU per

segmento: 30

Stazione

Connettore a “T”

di tipo “BNC”

Stazione con transceiver integrato

Stazione Stazione

Cavo AUI o Drop

MAU ( transceiver )

0.5 m min

Segmento Thin coax (RG58) 185 m max

30 MAU max connesi in un segmento

Terminatore da 50



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10BaseT

• Solo due stazioni possono essere connesse in 10BaseT

– Ripetitori multiporta necessari per avere più di due stazioni Topologia stellare

• Mezzo trasmissivo: Unshielded Twisted Pair - UTP (minimo due coppie)

– Impedenza: 100

– Velocità minima di propagazione: 0.585c

– Attenuazione max segmento (100 m): 11.5 dB tra 5 e 10 MHz

• Funzioni MAU

– Trasmissione: trasf dati da DO (Data Out) a TD (Transmit Data) con codice Manchester

– Ricezione: trasferimento dati da RD (Receive Data) a DI (Data In)

– Rilevamento collisioni: rilevando dati su RD e su DO invia segnale di coll CI (Collision In)

– ecc.

DO

CI

DI

CABLE MAU

Coll .

detect

1 TD+

2 TD-

1 TD+

2 TD-

3 RD+

6 RD-

3 RD+

6 RD-

Coll .

detect

DO

CI

DI

MAU



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10BaseT

• Connettore RJ 45

– 1 TD+

– 2 TD-

– 3 RD+

– 4 Non Utilizzato


– 6 RD-


– 8 Non utilizzato



Slide 34

Ethernet in fibra ottica

• FOIRL (Fiber Optic Inter Repeater Link)

– segmento Ethernet in fibra che lavora in I finestra (850 nm)

– Max lunghezza segmento: 1000 m

• 10Base-FP (passive)

– Fibra ottica interconnette stazioni con stella ottica passiva e topologia

stellare

– Max 33 stazioni

– Max lunghezza fibra 1000 m

• 10Base-FL (passive)

– Fibra ottica interconnette due stazioni con collegamento punto-punto

– Max lunghezza segmento 2000 m

• 10Base-FB (backbone)

– Fibra ottica interconnette due stazioni con collegamento punto-punto

– Max lunghezza segmento 2000 m

– Opera ritrasmissione sincrona (ritrasmette con proprio clock interno)



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Parametri di configurazione

• IPG - Interpacket gap

– Trame MAC sono privi di delimitatore di fine trama; IPG li delimita

– Riduzioni dell'IPG possono avvenire se le trame sono ritardate in modo diverso

da un ripetitore

• Round Trip Collision Delay: ritardo massimo per percepire una collisione

– Deve essere inferiore alla lunghezza massima del frammento di collisione (max

575 bit)

• Sequenza di jamming: 32 bit nelle stazioni, 96 nei repeaters

– Pone un limite teorico alla distanza massima tra due stazioni: T1+T2 < 576 bit

time



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Parametri di configurazione

• Round trip collision delay: ritardo massimo per percepire una collisione

– Pone un limite teorico alla distanza massima tra due stazioni:

v

d

C

L

max

min 2

L 2 L 1

A C B

Arrivo in B

Arrivo in A

B trasmette

Inizio collisione A trasmette

A rileva collisione

B rileva collisione

t 0

t 2

t 1

t 3

t 4

t

Sequenza di jamming

Sequenza di jamming



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Repeater

• Repeater: estende la lunghezza del mezzo trasmissivo

realizzando topologie ad albero

– Ripete le stringhe di bit ricevute su un segmento sugli altri segmenti

con ampiezza appropriata

– Rigenera la sequenza di jam (collisione su tutte le porte)

• Repeater nel modello OSI

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasposrto

Rete

Data Link

Fisico

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasposrto

Rete

Data Link

Fisico Fisico Fisico

Repeater



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Esempio di configurazione



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IEEE 802.3 - Regole di configurazione

• Regole semplificate

– Solo in presenza di segmenti: 10Base5, 10Base2, 10BaseT, FOIRL

– Tra due stazioni ci possono essere al massimo:

• 5 segmenti

• 4 repeater-set

• 2 transceiver e 2 cavi AUI per le due stazioni

– Con 5 segmenti e 4 ripetitori

• al massimo 3 segmenti possono essere mixing segment (coax)

• gli altri devono essere link segment

– In presenza di 5 segmenti:

• Ogni segmento ottico di tipo link (10Base-FB e 10 Base -FL) non deve eccedere i 500 m

• Ogni segmento ottico di tipo mixing (10Base-FP) non deve eccedere i 300 m

– In presenza di 4 segmenti e 3 ripetitori

• Ogni link ottico tra repeater non deve eccedere i 1000 m per link segment (10Base-FB e 10Base-FL), i 700 m per mixing segment (10Base-FP)

• Ogni link ottico tra stazione e repeater non deve eccedere i 400 m (10Base-FL), 300 m (10Base-FP)



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IEEE 802.3 - Esempi di configurazione

DTE

AUI

10 BaseT

link seg .

100m.

10 BaseT

link seg .

100m. Coax seg .

500m 10 base5 o

185 m 10 Base2

Ripetitore 1 Ripetitore 2 Ripetitore 3 Ripetitore 4

MAU

AUI

DTE



Slide 43

IEEE 802.3 - Esempi di configurazione

Ripetitore

10 BaseT

segmento link

100 m 10 Base5

segmento coax

500 m

FOIRL

segmento link

500 m FOIRL

segmento link

500 m

Ripetitore

Ripetitore

Ripetitore

MAU

AUI

DTE

MAU

AUI

DTE

MAU

AUI

DTE

10 BaseT segmento

link 100 m 10 BaseT segmento

link 100 m



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IEEE 802.3 - Esempi di configurazione massima

• Estensione Max Shared Ethernet 10 Mb/s = ~3000 m

3 mixing segment x 500m =1500m

2 link segment x 500m =1000m

10 drop-cable x 50m = 500m

TOTALE =3000m

2

R3

FOIRL

2 MAU4A MAU4B

R4

COAX 3

AUI

R4A

AUI

R4B

AUI

M3

MAU 3

DTE 3

Ripetitore 3 Ripetitore 4

COAX

DTE 2

MAU 1

AUI

M1

COAX 1

DTE 1

MAU1A MAU1B

R1

AUI

R1A

AUI

R1B

FOIRL

1

R2

Ripetitore 1 Ripetitore 2



Slide 45

IEEE 802.3 - Esempio di configurazione non

valida

• Tra A e B vi sono 4 segmenti coax Ripetitore Ripetitore

Ripetitore Ripetitore

Segmenti Coax

500 m 10 Base5

o

185 m 10 Base2

DTE

DTE

MAU

DTE DTE

MAU

Segmenti Coax

500 m 10 Base5

o

185 m 10 Base2 B

A



Slide 46

Evoluzione delle LAN Ethernet

• Bridging

• Switching

• Virtual LAN

• Standard a 100 Mbps e 1000 Mbps

– Fast Ethernet: IEEE 802.3u (1995)

• Basato su CSMA/CD a 100 Mbps

– 100VG AnyLAN: IEEE 802.12

• Stesso formato di trama 802.3

• Nuovo MAC di tipo demand priority (non CSMA/CD) per il supporto di applicazioni

multimediali interattive

• Non ha avuto successo sul mercato

– Gigabit Ethernet

• Basato su CSMA/CD a 1000 Mbps



Slide 47

Indice




• Virtual LAN




Slide 48

Repeater Multiporta: Hub

• Concentratore Ethernet

• Segmento di rete in un box

• Passivo

• Lavora a livello 1 ISO/OSI

Ethernet 10

One device sending at a time

Hub

All nodes share 10 Mbps



Slide 49

Hub: Organizzazione topologica

• Risorse condivise

• Connessioni ai desktop

legate ad armadi

centralizzati

• Scarsa sicurezza all‟interno

dei segmenti condivisi

• Scalabilità tramite router

• Cambiamenti semplici ma

collisioni

• Gruppi di utenti definiti in

base a collocazione fisica

10BaseT

Hub

10BaseT

Hub



Slide 50

Bridge

• Apparato dotato di intelligenza

• Ascolta conversazioni per mantenere tabella di indirizzamento

• Raccoglie e instrada pacchetti tra due segmenti di rete

• Controlla e gestisce il traffico sui segmenti di rete

Application

Physical

Data Link

Network

Session

Presentation

Transport

Application

Physical

Data Link

Network

Session

Presentation

Transport

Physical

Data Link L1+L2

Collision

Domain

MAC



Slide 51

Switch Layer 2

• Realizza un accesso dedicato per ogni nodo

• Elimina le collisioni e dunque aumenta la capacità

• Supporta conversazioni multiple contemporanee

Application

Physical

Data Link

Network

Session

Presentation

Transport

Application

Physical

Data Link

Network

Session

Presentation

Transport

Physical

Data Link

Collision

Domain



Slide 52

Switch: Modalità funzionamento (1)

• Invia i pacchetti basandosi su

una forwarding table

– Destinazione basata su

indirizzo MAC

• Opera a livello 2 ISO/OSI

• Impara la disposizione delle

macchine esaminado

l‟indirizzo sorgente

– Invia su tutte le porte quando

l‟indirizzo è broadcast,

multicast o sconosciuto

– Trasferisce quando la

destianzione è su una

interfaccia diversa

A C

B

2

4

1

10 Mbps

10 Mbps

Interface S

tati

on

s 1 2 3 4

3 Data from A to B



Slide 53


A C

B

2

4

1

10 Mbps

10 Mbps

Interface S

tati

on

s 1 2 3 4

A X

3



Slide 54


A C

B

2

4

1

10 Mbps

10 Mbps

Interface S

tati

on

s 1 2 3 4

A X

3 Data from A to B

Data

from

A to

B

Da

ta f

rom

A t

o B



Slide 55


A C

B

2

4

1

10 Mbps

10 Mbps

Interface

Sta

tio

ns 1 2 3 4

A X

3

B X

Da

ta f

rom

B t

o A



Slide 56


A C

B

2

4

1

10 Mbps

10 Mbps

Interface

Sta

tio

ns 1 2 3 4

A X

B X

3

Data from B to A



Slide 57

Switch: Modalità full duplex

• Raddoppia la banda tra nodo e switch

• Trasmissione priva di collisioni

Full Duplex Switch

10 or 100 Mbps

10 or 100 Mbps

10 or 100 Mbps

10 or 100 Mbps



Slide 59

Spanning Tree

• Protocollo 802.1D (STP)

• Consente le realizzazione di reti ridondate tramite link paralleli

• Link ridondati in stato “blocking” per eliminare loop

• Tempo di convergenza: 30-60 secondi

• Sistemi proprietari per velocizzare convergenza

Station A

Station B

Segment A

Segment B

Switch 1 Switch 2

1/1

1/2

2/1

2/2



Slide 60

Indice




• Virtual LAN




Slide 61

VLAN (1)

• Bridge e switch diminuiscono

collisioni ma non eliminano

– Broadcast

– Multicast

• Possibili soluzioni al problema

– Router (IP)

– VLAN Dominio

Broadcast

Collision

Domain

Collision

Domain



Slide 62

VLAN (2)

• Bridge e switch diminuiscono

collisioni ma non eliminano

– Broadcast

– Multicast

• Possibili soluzioni al problema

– Router

– VLAN Dominio Broadcast

Collision Domain

VLAN1

VLAN2

VLAN3

VLAN4



Slide 63

VLAN: Obiettivi

• Performance

– Riduzione e contenimento del traffico

• Creazione di gruppi di lavoro virtuali

– Gruppi di lavoro distribuiti

• Amministrazione semplificata

– Lo spostamento delle postazioni non richiede routing

• Riduzione dei costi

– Meno router

• Sicurezza

– Controllo accessi a segmenti di rete

– Protezione traffico



Slide 64

VLAN: Funzionamento

• Explicit Tagging

– Dato identificato da TAG

• Implicit Tagging

– Dato identificato da altri parametri (es: porta)

• Switch deve saper gestire database tagging

– Filtering Database

• Decisione su tagging o meno

– VLAN-aware

– VLAN-unaware



Slide 65

VLAN: Tipologie

• Tipologie di VLAN

– Per porta

– MAC Address

– Protocol Type

– IP Subnet

– Higer Level

• Tipologie di connessione

– Trunk Link (VLAN-aware to VLAN-aware)

– Access Link (VLAN-unaware device to VLAN-aware bridge)

– Hybrid Link



Slide 66

Indice




• Virtual LAN




Slide 67

IEEE 802.3u - Fast Ethernet

• Ethernet 10 Mbit/s: half-duplex con CSMA-CD

• Fast Ethernet: 100 Mbit/s

– Half-duplex: come nella rete a 10 Mbit/s

– Full-duplex: ammessa per mezzo di LAN switch

• LAN Switch

– Collegamenti punto-punto

– Collisioni non più possibili

LAN Switch

A B C D E



Slide 68


• Fast Ethernet: 10 volte più veloce di Ethernet

– Mantiene il MAC di Ethernet CSMA/CD

– Mantiene il formato della trama

– Parametri fisici

• Rate = 100 Mbit/s,

• BitTime = 10 ns,

• IFG = 0.96 µs,

• SlotTime = 512 bit time (5.12 µs)

– Half duplex

• Distanze coperte circa dieci volte inferiori (200m + 20m)

• piccola su grandi strutture senza Switch che spezzino i Collision Domain

• sufficienti a cablare a stella una rete di 100 m di raggio

• Principalmente utilizzata per:

– Per collegare gli Switch (Dorsali interne Fast Ethernet)

– Per collegare i Server del sistema informatico (in modalità Full Duplex su

collegamenti Punto-Punto, che utilizzano appieno la banda a disposizione)



Slide 69

IEEE 802.3u - Fast Ethernet • 4 sotto-standard per tre tipi di mezzi fisici:

– 100BASE-T2 e T4 – su 100 m

• cavi da 2 e 4 doppini UTP Cat.3, con connettori RJ45

– T2: compx encoding - HD & FD

– T4: encoding 8B/6T - solo HD

– 100BASE-TX – su 100 m – HD & FD

• 2 doppini UTP Cat.5 o 2 doppini IBM STP type1, con connettori RJ45

– 100BASE-FX – 412 m HD & 2000 m FD

• 2 Fibre Ottiche multimodali 62.5 con connettori SC o ST

– 100BASE-TX/FX ereditano PMD di FDDI

• trasmettono con codifica 4b/5b

Fast Ethernet

100Base -X 100Bas e- T2

100Base -TX 100Bas e- FX

100Bas e- T4



Slide 70




Slide 71

IEEE 802.3z - Gigabit Ethernet

• Gigabit Ethernet: IEEE 802.3z std. („98) – 1000Base-...

– Fornisce una banda di 1 Gb/s

– Half-Duplex quando si usano Repeater/Hub (su Banda Condivisa)

• Metodo di accesso CSMA/CD con formato di trama esteso

– Full-Duplex per connessioni Switch–Switch & Switch–EndSys (su Banda Dedicata)

• Formato e dimensione del pacchetto uguali a Ethernet/802.3

• Offre i vantaggi tipici di Ethernet

– Semplicità del metodo di accesso CSMA/CD (stesso MAC)

– Alta scalabilità con diverse velocità di trasmissione

• 10, 100, 1000 Mb/s

– Permette di velocizzare le LAN Ethernet già esistenti con costi bassi

• Tramite sostituzione degli apparati di rete

– NIC, HUB, Switch

• Utilizzi principali del Gigabit Ethernet

– Realizzazione di un backbone veloce, che collega gli switch

– connessione dei server (di fascia alta) al backbone a 1Gb/s



Slide 72

IEEE 802.3z - Standard

Lunghezza minima della trama: 64 byte (512 bit)

Preamble SFD Destin .

Add .

Source

Add . Length DATA PAD FCS

Byte 7 1 6 6 2 da 0 a 1500 da 0 a 46 4 da 0 a 448

Extension

Lunghezza minima della trama completa: 512 byte (4096 bit)

– Data rate: 1 Gbit/s

– Due nuove features (non richieste in configurazione LAN switch)

• Carrier extension: nuova lunghezza minima per avere massima estensione di rete

simile a Fast Ethernet

• Frame bursting: ammessa la trasmissione di più trame consecutive (senza IPG)

così da evitare, se possibile, la estensione della trama

– Formato di trama

• Compatibile con Ethernet e Fast Ethernet



Slide 73

IEEE 802.3z - Classificazione

• Fibra ottica (full-duplex in LAN switch)

– 1000BaseLX

• Long wavelength: 1270-1355 nm

• Fino a 550 m con fibra multimodo

• Fino a 3 km con fibra monomodo

– 1000BaseSX

• Short wavelength: 770-860 nm

• Fino a 550 m con fibra multimodo

• Rame (half-duplex in hub LAN)

– 1000BaseCX

• 2 STP (uno per direzione)

• Massima estensione 25 m

– 1000BaseT

• 4 UTP Categoria 5

• Massima estensione 100 m

Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet

Bit rate 10 Mbit/s 100 Mbit/s 1000 Mbit/sBit time 100 ns 10 ns 1 ns

Slot time 51.2 s 5.12 s 4.096 s

Interpacket gap 9.6 s 0.96 s 96 ns



Slide 74

IEEE 802.3z – Collegamento switch



Slide 75

IEEE 802.3z – Collegamento server

Corso di RETI DI COMUNICAZIONE E INTERNET Modulo 1 · RETI DATI IN AREA LOCALE (LAN) Slide 0 ......

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