Evoluzione della rete Ethernet

(1)

Evoluzione della rete Ethernet

Evoluzione della rete Evoluzione della rete

Ethernet

(2)

Contenuti del corso Contenuti del corso

Æ La progettazione delle reti Æ La progettazione delle reti

Æ Il routing nelle reti IP Æ Il routing nelle reti IP

Æ Il collegamento agli Internet Service Provider e problematiche di sicurezza

Æ Il collegamento agli Internet Service Provider e problematiche di sicurezza

Æ Analisi di traffico e dei protocolli applicativi

Æ Analisi di traffico e dei protocolli applicativi

Æ Multimedialità in rete Æ Multimedialità in rete

Æ Tecnologie per le reti future Æ Tecnologie per le reti future

(3)

Contenuti del corso Contenuti del corso

Æ La progettazione delle reti Æ La progettazione delle reti

Æ Il routing nelle reti IP Æ Il routing nelle reti IP

Æ Il collegamento agli Internet Service Provider e problematiche di sicurezza

Æ Il collegamento agli Internet Service Provider e problematiche di sicurezza

Æ Analisi di traffico e dei protocolli applicativi

Æ Analisi di traffico e dei protocolli applicativi

Æ Multimedialità in rete Æ Multimedialità in rete

Æ Tecnologie per le reti future Æ Tecnologie per le reti future

(4)

Argomenti della lezione Argomenti della lezione

Î Richiami sul funzionamento della rete Ethernet

Î Richiami sul funzionamento della rete Ethernet

Î Fast Ethernet Î Fast Ethernet

Î Gigabit Ethernet Î Gigabit Ethernet

Î Implicazioni sul cablaggio Î Implicazioni sul cablaggio

Î 10Gb Ethernet Î 10Gb Ethernet

(5)

La rete Ethernet La rete Ethernet

Nasce a metà degli anni ’70, dal progetto di Bob Metcalfe,

studente di dottorato al MIT Nasce a metà degli anni ’70, dal progetto di Bob Metcalfe,

studente di dottorato al MIT

(6)

ALOHA ALOHA

Î È il protocollo ad accesso

casuale che ha ispirato Metcalfe Î È il protocollo ad accesso

casuale che ha ispirato Metcalfe Î Proposto da Norm Abramson

per rete wireless nelle Hawaii

Î Proposto da Norm Abramson per rete wireless

nelle Hawaii

Î Trasmissioni indipendenti ÎÎ Trasmissioni indipendentiTrasmissioni indipendenti Î Rilevazioni delle collisioni Î Rilevazioni delle collisioni

(7)

ALOHA ALOHA

Î Quando una stazione ha un

pacchetto pronto lo trasmette Î Quando una stazione ha un

pacchetto pronto lo trasmette Î Se si verifica una collisione, lo

ritrasmette con probabilità p dopo un tempo T_frame

Î Se si verifica una collisione, lo ritrasmette con probabilità p

dopo un tempo T_frame

Se non lo ritrasmette (probabilità 1-p), attende il tempo T_frame

e ripete

Se non lo ritrasmette (probabilità 1-p), attende il tempo T_frame

e ripete ÎÎ

(8)

ALOHA ALOHA

Si ha una trasmissione con successo (senza collisioni) se

nessun altro degli N nodi sta già trasmettendo quando il nodo i

inizia la trasmissione...

Si ha una trasmissione con successo (senza collisioni) se

nessun altro degli N nodi sta già trasmettendo quando il nodo i

inizia la trasmissione...

Probabilità (1-p)^N-1 Probabilità

Probabilità (1-p)^N-1

(9)

ALOHA ALOHA

... e se nessun nodo inizia la trasmissione durante il tempo T_frame di trasmissione del nodo i

... e se nessun nodo inizia la trasmissione durante il tempo T_frame di trasmissione del nodo i

Probabilità (1-p)^N-1 Probabilità

Probabilità (1-p)^N-1

(10)

ALOHA ALOHA

Poichè il nodo i trasmette con probabilità p, la probabilità di trasmissione con successo

è pari a:

Poichè il nodo i trasmette con probabilità p, la probabilità di trasmissione con successo

è pari a:

p(1-p)^2(N-1) p(1-p)^2(N-1)

(11)

ALOHA ALOHA

Per un grande numero di nodi attivi (N che tende a infinito), la probabilità p che massimizza

la probabilità di trasmissione con successo è pari a:

Per un grande numero di nodi attivi (N che tende a infinito), la probabilità p che massimizza

la probabilità di trasmissione con successo è pari a:

1/2e (circa 18.5%) 1/2e (circa 18.5%)

(12)

Ethernet: CSMA/CD Ethernet: CSMA/CD

Inoltre, il tempo di attesa cresce esponenzialmente

nel caso di collisioni consecutive Inoltre, il tempo di attesa

cresce esponenzialmente

nel caso di collisioni consecutive Aumenta l’efficienza di ALOHA

grazie al “Carrier Sense”:

si rileva la presenza di trasmissioni in atto prima di trasmettere

Aumenta l’efficienza di ALOHA grazie al “Carrier Sense”:

si rileva la presenza di trasmissioni in atto prima di trasmettere

(13)

“CS”: Carrier Sense

QUALCUNO STA QUALCUNO STA TRASMETTENDO?

TRASMETTENDO?

AA BB CC DD

EE FF

GG

(14)

“CS”: Carrier Sense

IL MEZZO È LIBERO:

POSSO INIZIARE LA POSSO INIZIARE LA

TRASMISSIONE TRASMISSIONE

AA BB CC DD

EE FF

GG

(15)

“MA”: Multiple Access (?)

BLA BLA BLA...

AA BB CC DD

EE FF

GG

BB

(16)

“MA”: Multiple Access (?)

BLA BLA BLA...

DOVREI TRASMETTERE, DOVREI TRASMETTERE,

MA DEVO ASPETTARE MA DEVO ASPETTARE

AA BB CC DD

EE FF

GG

BB

(17)

“CS”: Carrier Sense (II)

IL MEZZO IL MEZZO È LIBERO

È LIBERO IL MEZZOIL MEZZO È LIBERO È LIBERO

AA BB CC DD

EE FF

GG

(18)

“MA”: Multiple Access (!)

BLA BLA BLA ...

BLA BLA BLA...

AA BB CC DD

EE FF

GG

BB DD

(19)

“CD”: Collision Detection

C’È STATA UNA C’È STATA UNA

COLLISIONE!

COLLISIONE! C’È STATA UNAC’È STATA UNA COLLISIONE!

COLLISIONE!

AA BB CC DD

EE FF

GG

(20)

Annullamento della trasmissione Annullamento della trasmissione

SEQUENZA DI SEQUENZA DI

JAMMING JAMMING

SEQUENZA DI SEQUENZA DI

JAMMING JAMMING

AA BB CC DD

EE FF

GG

AA BB CC DD

EE FF

GG

(21)

Backoff Backoff

ATTENDO ATTENDO PRIMA DI PRIMA DI RIPROVARE RIPROVARE

AA BB CC DD

EE FF

GG

(22)

Evoluzione della rete Ethernet Evoluzione della rete Ethernet

Progressivo abbandono del mezzo fisico condiviso

Progressivo abbandono del mezzo fisico condiviso

Î Link punto-punto su doppino o fibra ottica

Î Link punto-punto su doppino o fibra ottica

Î Hub (concentratori) che ripetono le trame bit a bit

Î Hub (concentratori) che ripetono le trame bit a bit

BLA BLA BLA...

(23)

Progressivo abbandono della

condivisione della banda trasmissiva Progressivo abbandono della

condivisione della banda trasmissiva

Î Bridge 802.1D Î Bridge 802.1D

Î Switch (realizzazione hardware

delle funzioni di inoltro dei bridge) Î Switch (realizzazione hardware

delle funzioni di inoltro dei bridge)

BLABLA BLA ...

BLA ...

BLA BLA BLA...

(24)

Î Fast Ethernet (IEEE 802.3u): 100 Î Fast Ethernet (IEEE 802.3u): 100 Mb/s

Mb/s

Î Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z, IEEE 802.3ab, IEEE 802.3x): 1 Gb/s Î Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z,

IEEE 802.3ab, IEEE 802.3x): 1 Gb/s

Aumento della velocità trasmissiva Aumento della velocità trasmissiva

Î 10Gb Ethernet (IEEE 802.3ae): 10 Î 10Gb Ethernet (IEEE 802.3ae): 10 Gb/s

Gb/s

(25)

Vengono modificati alcuni parametri del protocollo

Viene mantenuto il formato del pacchetto

(26)

Î Fast Ethernet: si riduce il

diametro massimo della rete Î Fast Ethernet: si riduce il

diametro massimo della rete

Gigabit Ethernet: si aumenta la

durata minima della trasmissione Gigabit Ethernet: si aumenta la

durata minima della trasmissione ÎÎ

(27)

10Gb Ethernet:

si abbandona la possibilità di

condividere la banda trasmissiva mediante CSMA/CD (rete di soli switch con collegamenti punto- punto full duplex)

10Gb Ethernet:

si abbandona la possibilità di

condividere la banda trasmissiva mediante CSMA/CD (rete di soli switch con collegamenti punto- punto full duplex)

ÎÎ

(28)

Autonegoziazione Autonegoziazione

Î Su rame e su fibra Î Su rame e su fibra

Half duplex/full duplex Half duplex/full duplex

Î Su rame Î Su rame

Velocità Velocità

Î Negoziazione in sequenza da 1Gb/s a 10Mb/s

Î Negoziazione in sequenza da 1Gb/s a 10Mb/s

(29)

Codifiche di livello fisico per velocità di 1 Gb/s

Codifica 8B10B: 1Gb/s su fibra ottica e su rame STP fino a 25 metri

Î Garantisce la trasmissione di un

numero di transizioni sufficiente a consentire la sincronizzazione

del ricevitore

Î Garantisce la trasmissione di un

numero di transizioni sufficiente a consentire la sincronizzazione

del ricevitore

byte proveniente

dal sottolivello MAC byte proveniente

dal sottolivello MAC 11111111

11111111 encoder 8B/10B encoder encoder 8B/10B

8B/10B 10101100011010110001

sequenza di 10 bit per la trasmissionesequenza di 10 bit per la trasmissione

(30)

Codifiche di livello fisico per velocità di 1 Gb/s

8 bit 8 bit

encoder

encoder 4 simboli quinari4 simboli quinari

PAM 5 (5 level pulse amplitude modulation): 1Gb/s su TP cat. 5e PAM 5 (5 level pulse amplitude modulation): 1Gb/s su TP cat. 5e

Î Codifica a 5 livelli

Î Simboli quinari trasmessi a 125 Mbaud

Î I simboli ridondanti sono usati per forwarding error correction

(31)

PAM 5 PAM 5

In Gigabit Ethernet su doppino di cat. 5e

vengono utilizzate le 4 coppie contemporaneamente

In Gigabit Ethernet In Gigabit Ethernet su doppino di

su doppino di cat. 5ecat. 5e vengono utilizzate

vengono utilizzate le 4le 4 coppie coppie contemporaneamente

contemporaneamente

(32)

PAM 5 PAM 5

Î 125M simboli al sec. (per ogni

coppia) x 4 coppie = 500 M simboli quinari/sec.

Î 125M simboli al sec. (per ogni

coppia) x 4 coppie = 500 M simboli quinari/sec.

Velocità risultante:

Î 4 simboli trasportano 8 bit → ogni simbolo trasporta in media 2 bit

Î 4 simboli trasportano 8 bit → ogni simbolo trasporta in media 2 bit

Î bit rate = 500 M x 2 = 1000 Mb/s Î bit rate = 500 M x 2 = 1000 Mb/s

(33)

Mezzi trasmissivi per Gigabit Ethernet

(34)

Altre funzionalità Altre funzionalità

Frame bursting Frame bursting ÎÎ

Meccanismo di controllo

di flusso per link full-duplex (pacchetti “pause”)

Meccanismo di controllo

di flusso per link full-duplex (pacchetti “pause”)

ÎÎ

(35)

Implicazioni sul cablaggio:

misure di FEXT

Î Far End cross-Talk (telediafonia) Î Far End cross-Talk (telediafonia)

Î Modello trasmissivo:

Î Modello trasmissivo:

(36)

misure di Power Sum

Contemplano la trasmissione simultanea su tutte le coppie Contemplano la trasmissione simultanea su tutte le coppie

Power Sum NEXT Power Sum NEXT

Power Sum ACR Power Sum ACR

Power Sum ELFEXT Power Sum ELFEXT

(37)

Esempio:

PSELFEXT (Power Sum ELFEXT)Esempio:

PSELFEXT (Power Sum ELFEXT)

~

(38)

Delay skew

(variazione di ritardo tra le coppie)Delay skew (variazione di ritardo tra le coppie)

(39)

Categorie 6 e 7, classi E ed F Categorie 6 e 7, classi E ed F

Consentire

Consentire lala trasmissionetrasmissione di segnali

di segnali aa frequenze superiorifrequenze superiori a 100 MHz

a 100 MHz Obiettivo:

Obiettivo:

(NOTA: attualmente tutte le codifiche di livello fisico lavorano al di sotto di 100 MHz, comprese Fast Ethernet e Gigabit Ethernet)

(40)

Categorie 6 e 7, classi E ed F Categorie 6 e 7, classi E ed F

Î Classe E 2000+ (fino a 250 MHz) Î Classe E 2000+ (fino a 250 MHz)

Î Classe F 2000+ (fino a 600 MHz) Î Classe F 2000+ (fino a 600 MHz)

ISO/IEC 11801:

Î Cat. 6 (fino a 250 MHz) Î Cat. 6 (fino a 250 MHz)

TIA/EIA 568 B (addendum 1):

Î Cat. 7 (fino a 600 MHz) Î Cat. 7 (fino a 600 MHz)

(41)

cat. 5 cat. 5

Componenti di categoria 6 Componenti di categoria 6

cat. 6 cat. 6

(42)

Componenti di categoria 6 Componenti di categoria 6

cat. 6 cat. 6 cat. 5

cat. 5

(43)