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Reti di calcolatore e Applicazioni Telematiche – Il progetto IEEE 802Lezioni di supporto al corso teledidattico
E.Mumolo. [email protected]
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Standardizzazione delle reti locali: comitato IEEE 802
FIS
ICO
802.1 Network architecture management
802.2 Logical link control
802.3 802.4 802.5 802.6 802.7
CSMA/CD Tokenbus
Tokenring
MAN Bandalarga
LLC
MAC
DA
TA
LINK
RE
TE
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Le Primitive LLC
Il sottolivello LLC prevede due modi di funzionamento: connectionless
Solo trasferimento dati connection oriented
Apertura e chiusura di una connessione Controllo di errore Controllo di flusso Controllo della sequenza
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Le Primitive MAC
Risolve il problema della condivisione del mezzo trasmissivo
A livello MAC si trasferiscono solo singole unità dati. Viene attivata una primitiva di conferma per indicare
l’avvenuta trasmissione di dati. Se una entità del livello MAC non riesce a trasmettere
una PDU avvisa l’entità del livello LLC corrispondente che agirà sulla base della classe di servizio richiesta dal livello ancora superiore.
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Sommario delle funzioni
Fisico
MAC
LLC
Livelli superiori
DA
TI
Gestione connessioneControllo flussoRilevazione erroriRecupero da errori
Chiusura connessione
Controllo accessoAlgoritmo d’accesso
Gestione caratteristicheElettriche Meccaniche
Codifica bitAscolto canaleRilevazioni collisioni
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Lo standard 802.3
Topologia: two-way bus Bit rate: 10 Mbit/s Protocollo MAC di tipo CSMA/CD
Carrier Sensing Multiple Access with Collision Detection
Protocollo ad accesso casuale
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CSMA/CD
Carrier sensing: ogni stazione che debba trasmettere ascolta il bus e trasmette solo se è
libero
Multiple access: una volta iniziata la trasmissione i dati inviati da una stazione possono
collidere con quelli di un’altra questo avviene a causa del ritardo di propagazione non nullo
Collision detection: Una stazione è in grado di rilevare l’avvenuta collisione rimanendo ‘in
ascolto’ sul mezzo In caso di collisione:
si ferma subito la trasmissione si invia una particolare sequenza di bits (jamming) per informare tutte le
altre stazioni dell’avvenuta collisione
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Frame 802.3
Preambolo: inizio messaggio (sincronizza il clock) SFD: Starting Frame Delimiter con violazione del codice Dadd, Sadd: indirizzi sorgente, destinazione di 48 bit Lenght: lunghezza dati Data: dati PAD: riempimento FCS: Frame Check Sequence, controllo errori
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Indirizzi MAC
Indirizzi di 6 byte (ottetti)
Primi 2 bit: • 00 singolo sistema, ind. locale• 01 singolo sistema, ind. universale• 10 gruppo di sistemi, ind. locale• 11 gruppo di sistemi, ind. universale
Assegnati al costruttore numerazione interna
3 byte 3 byte
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Tipi di indirizzi MAC
Tre tipi:• Single (singolo sistema)• Multicast (gruppo di sistemi)• Broadcast (tutti I sistemi)
Indirizzi broadcast: tipo particolare di multicast• FF-FF-FF-FF-FF-FF broadcast • 03-00-00-20-00-00 individual local• 01-00-E5-7F-00-02 multicast universal• 08-00-2B-3C-56-FE individual universal
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Alla ricezione di un pacchetto... Prima di essere inviato al livello LLC
• Verifica dimensioni• Analisi indirizzo MAC:
• Indirizzo broadcast pacchetto passato a LLC• Indirizzo single pacchetto passato solo se
l'indirizzo corrisponde a quello MAC della scheda
• Multicast si verifica se la scheda appartiene al gruppo indirizzato
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Ethernet Standard precedente a 802.3 Simile a 802.3 e può coesistere Frame:
Diversità nei campi length e type entrambi di 2 byte Valori ammissibili disgiunti: length [0 - 1500]; type > ∈
1500
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Differenza tra ethernet e 802.3
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ETHERNET: parametri principali
Slot time (Tempo base di attesa prima di una ritrasmissione): 512 bit (51.2s)
Inter frame spacing (distanza minima fra due pacchetti): 9.6 Attempt limit (max numero di tentativi di ritrasmissione): 16 Back-off limit (numero di tentativi dopo il quale non aumenta
più la casualità del back-off): 10 Jam size (lunghezza della sequenza di jam): 32 to 48 bit Max frame size: 1518 bytes Min frame size: 64 bytes Address size: 48 bit
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Back off
La collisione non è un errore di trasmissione ma è il modo per gestire l’accesso multiplo ed è quindi inevitabile
In caso di collisione la stazione ritenterà la trasmissione avvenuta una collisione si può ritentare dopo un tempo T detto
intervallo di back off n è il numero di tenativi di trasmissione effettuato e n ≤ 16 Il tempo T viene determinato come segue:
T = r τ
Al n-esimo tentativo il numero di tempi base da attendere r è scelto casulamente nell’intervallo 0 ≤ r < 2k dove k = min(n,10)
τ è il tempo necessario per la trasmissione di uno slot time (512 bit)
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Limite?
Metodo d’accesso
Crea la frame
Occupato?
Trasmetti e ascolta
Collisione?
Fine frame?
Trasm. ok
JAM
Conta collisioni
Esci
backoff
ricezione
Occupato?
Errore
Frame corta?
Mio indir.?
Parità?
Corretto
Esci
si
no
nono
no
si
si
sisi
no
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Richiami: velocità di propagazione e bit rate Definizioni:
L = lunghezza frame in bit [b] d = massima distanza tra due stazioni della LAN [m] R = velocità di trasmissione [b/s] v = velocità di propagazione [m/s]
R = bit per secondo = bitrate [b/s] Durata di 1 bit in secondi = 1/R es. Se bitrate = 10Mbps -> 1/10·106=0.1 s
Larghezza di 1 bit in metri = v · durata di 1 bit = v/Res. R=10Mbps e vel.prop. = 200·106 m/s -> 20metri
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Richiami: velocità di propagazione e bit rate
Tempo di trasmissione per L bit=L/R Numero di bit su una tratta di d metri=d/lunghezza bit=dR/v
es. R=10Mbps, v=200·106 m/s e d=1000m: n.bit=1000·10·106/200·106=50
Tempo di trasmissione di n bit=n/bitratees. Se bitrate=10Mbps e n=1000 bit : tempo=1000/10Mbps=10-4=0,1 ms
Tempo di propagazione di 1 bit per d metri = d/v Numero di frame presenti sulla LAN=(dR/v)L=dR/vL
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Round trip delay (RTT)Pacchetto parte all’istante 0
Durata minima pacchetto = 512bit (51,2 s) RTT = 51,2 s (altrimenti non 'sente' la collisione) =25,6 s distanza massima = 200 106 25,610-6 = 5120 metri
Collisione al tempo
Collisione tornaal tempo 2
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Round trip delay
E’ il tempo necessario ai dati per andare e tornare fra due stazioni
Ethernet pone un limite al massimo Round Trip Delay che deve essere minore di 43.68 μs
Sulla base del massimo Round trip delay si deve dimensionare la rete
Esistono vincoli sulla lunghezza massima dei cavi
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IEEE 802.4
Le stazioni sono ordinate secondo il MAC address Viene passato un gettone dalla più alta alla più bassa Quando una stazione cattura un tokern libero, può
impegnarlo per un tempo 'Token Hold Time' (tempo di trasmissione)
Se una stazione non deve trasmettere passa il token al vicino
Supporta 6 livelli di priorità
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IEEE 802.4 (TOKEN BUS )
Token
cavo
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IEEE 802.5 (TOKEN RING )
Sviluppato dai laboratori IBM nel 1976 Topologia: logicamente un anello ma fisicamente una
stella con cavi STP 1 Bit rate: 16 Mbit/s In 1982 IEEE costituisce il comitato 802.5 che
standardizza il Token Ring per i livelli fisico e MAC Nel 1993 IEEE produce un documento
per l’impiego dei cavi UTP (Unshielded Twisted Pairdoppino non schermato)
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IEEE 802.5 (TOKEN RING ) Protocollo controllato in cui non si possono verificare collisioni Token (diritto alla trasmissione): realizzato mediante una trama che
gira continuamente sulla linea Accesso al mezzo:
accede al mezzo condiviso chi e' in possesso del token la stazione che vuole trasmettere attende che passi un token libero, lo
occupa e vi appende le informazioni in coda. Tempo di accesso: tempo che la stazione deve attendere per
vedere il token libero Tempo di latenza: tempo che impiega un bit a fare un giro completo
dell'anello La stazione può trasmettere 1 o + pacchetti in base alla loro
lunghezza e al parametro THT (Time Hoding Token)
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IEEE 802.5 (TOKEN RING )
Starting Delimiter (SD): identifica l’inizio del pacchetto e del token Access Control (AC): contiene informazioni d’accesso Frame Control (FC): definisce il contenuto del pacchetto (trama
MAC o pacchetto contenente LLC-PDU) Frame Checking Sequence (FCS): contiene il CRC per il controllo
d’errore Ending Delimiter (ED): indica la fine del pacchetto Frame Status (FS): contiene i bit address-recognized (A) e
framecopied (C)
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A
B
C
DToken
A vuole inviare una frame a C : aspetta un token libero, lo cattura e lo trasforma in frame
A
B
C
D
frame
A trasmette la frame lungo l'anello: C copia la frame e la ritrasmette
A
B
C
Dframe
A aspetta “Start of Frame” ma non ripete la frame, rimuovendola
A
B
C
D
Token
A trasmette l'ultimo bit della frame. A questo punto genera il token
Principio di Funzionamento di 802.5
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In un sistema ideale:
Una stazione trasmette il destinatario riceve dopo tempo di trasmissione + tempo di propagazione = L/R+d/v
Efficienza della rete=frequenza di trasmissione effettiva della informazione U= L/(L/R+d/v) = 1/(1+a)
dove a=Rd/vL (a=numero di frame presenti sulla LAN)
Efficienza della rete
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Connessione a bus
10base5: coax thick
10base2: coax thin
10baseFT: stelle ottiche passive Connessione punto punto
10baseT: doppino UTP
FOIRL: fibra ottica
10baseFL: evoluzione di FOIRL In disuso
10Broad36: cavo CATV
10base5:UTP
Standard 802.3
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Mezzi trasmissivi 802
Thick ethernet Thin ethernet
Unshielded twisted pair - UTP Doppino schermato - S-UTP
Doppino schermato - STP
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10baseT
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Confronto fra standard
Caratteristica di 802.3 802.4 802.5•Semplicità si no si
•Parte analogica si si no
•Determinismo no si si
•Priorità no si si
•Prestazioni sotto carico scarse buone buone
•Affidabilità buona buona buona
•Diffusione ovunque buona buona