RETI DI CALCOLATORI
E APPLICAZIONI TELEMATICHE
Prof. PIER LUCA MONTESSORO Facoltà di Ingegneria
Università degli Studi di Udine
Questo insieme di trasparenze (detto nel seguito slide) è protetto dalle leggi sul copyright e dalle disposizioni dei trattati internazionali. Il titolo ed i copyright relativi alle slides (ivi inclusi, ma non limitatamente, ogni immagine, fotografia, animazione, video, audio, musica e testo) sono di proprietà dell’autore prof. Pier Luca Montessoro, Università degli Studi di Udine.
Le slide possono essere riprodotte ed utilizzate liberamente dagli istituti di ricerca, scolastici ed universitari afferenti al Ministero della Pubblica Istruzione e al Ministero dell’Università e Ricerca Scientifica e Tecnologica, per scopi istituzionali, non a fine di lucro. In tal caso non è richiesta alcuna autorizzazione.
Ogni altro utilizzo o riproduzione (ivi incluse, ma non limitatamente, le riproduzioni su supporti magnetici, su reti di calcolatori e stampe) in toto o in parte è vietata, se non esplicitamente autorizzata per iscritto, a priori, da parte degli autori.
L’informazione contenuta in queste slide è ritenuta essere accurata alla data della pubblicazione. Essa è fornita per scopi meramente didattici e non per essere utilizzata in progetti di impianti, prodotti, reti, ecc. In ogni caso essa è soggetta a cambiamenti senza preavviso. L’autore non assume alcuna responsabilità per il contenuto di queste slide (ivi incluse, ma non limitatamente, la correttezza, completezza, applicabilità, aggiornamento dell’informazione).
In ogni caso non può essere dichiarata conformità all’informazione contenuta in queste slide.
In ogni caso questa nota di copyright e il suo richiamo in calce ad ogni slide non devono mai essere rimossi e devono essere riportati anche in utilizzi parziali.
Nota di Copyright
Lezione 16
Il livello data-link (II parte):
protocolli per reti locali
Lezione 16: indice degli argomenti
• La condivisione del canale trasmissivo
• Il problema dell’allocazione dinamica di un canale condiviso
• Il progetto IEEE 802
• Il sottolivello LLC
• Il sottolivello MAC
La condivisione del canale trasmissivo
t
Trasmissione dati in una rete locale
• Trasmissione “a burst”: richiede elevata velocità per brevi periodi
MUMBLE MUMBLE...
t
Trasmissione in ambito locale
• Fonia: flusso continuo a 64 kb/s
(campionamento a 8 KHz, 8 bit/campione)
• Terminali alfanumerici: trasmissione asincrona a bassa velocità
idle idle
t
Primo modello proposto per l’integrazione fonia-dati
• Limitato al collegamento di terminali alfanumerici
• Non adatto a sistemi distribuiti con capacità elaborative locali
cablaggio telefonico
PABX (Private Automatic Branch Exchange)
fonia building
automation dati
Attuale modello di integrazione fonia-dati
• L’integrazione si basa su una infrastruttura fisica comune
cablaggio strutturato PABX
fonia
building automation
dati LAN
cablaggio strutturato fonia
building automation
dati LAN
Possibile futuro modello di integrazione fonia-dati
• Tecnologia proposta:
VOIP (Voice Over IP)
stazione A stazione B
stazione C
Condivisione del canale trasmissivo
Condivisione del canale trasmissivo
• Il numero di mittenti è elevato e varia continuamente
• Il traffico è altamente irregolare
• Tecniche di allocazione statica (TDM, FDM) non sarebbero efficienti
• È necessaria l’allocazione dinamica del
canale
Assunzioni di base
• N stazioni indipendenti e paritetiche (assenza di “master”, per ragioni di affidabilità)
• Canale singolo per trasmettere e ricevere
dati e informazioni di controllo
Altre assunzioni
• Il comportamento delle stazioni può
essere asincrono, cioè il tempo può non essere diviso in intervalli discreti
• Le stazioni possono rilevare una
“portante”, individuando una trasmissione già in corso sul canale
• Le stazioni possono rilevare le “collisioni”,
sovrapposizione di due o più trasmissioni
sul canale (sistemi detti “a contesa”)
Canale broadcast
• Tutte le reti locali si basano su un canale broadcast
• fisico (mezzo trasmissivo broadcast)
• logico (anello, stella, albero)
• In entrambi i casi:
• serve un meccanismo di arbitraggio del
canale
Canale fisicamente broadcast
BLA BLA BLA ...
Canale fisicamente broadcast
BLA BLA BLA ...
Canale logicamente broadcast
BLA BLA BLA ...
Canale logicamente broadcast
HUB (concentratore, repeater)
Il progetto IEEE 802
IEEE 802 e le architetture di rete
sessione trasporto network
data link applicazione presentazione 5
4 3 2 7 6
trasporto (TCP e UDP) network (IP, ARP, ecc.)
host - rete applicazione
(telnet, FTP, SMTP, DNS, HTTP, ecc.)
IEEE IEEE
Il progetto IEEE 802
(Local and Metropolitan Area Network)
802.2 Logical Link Control ISO 8802.2
LLC MAC
tecnologie trasmissive differenziate 802.3
CSMA/
CD
ISO 8802.3
802.4
TOKEN SU BUS
ISO 8802.4
802.5
TOKEN SU ANELLO
ISO 8802.5
FDDI ISO 9314
interfaccia unificata verso il livello network
data linkfisico
...
...
Considerazioni su IEEE 802
• Gli standard mescolano gli aspetti di protocollo e gli aspetti di cablaggio
• Oggi si tende a separarli:
• sottolivello MAC (802.x)
• cablaggio strutturato (ISO/IEC 11801, EN50173, ecc.)
• Sono state standardizzate, migliorandole,
le precedenti soluzioni proprietarie,
Sottolivelli LLC e MAC
• Sottolivello LLC (Logical Link Control)
• interfaccia di tutte le LAN verso il livello network
• servizi e protocolli descritti nello standard 802.2
• Sottolivello MAC (Medium Access Control)
• gestisce la condivisione del mezzo
trasmissivo
IEEE 802.1
• IEEE 802.1 è lo standard che contiene le specifiche generali del progetto 802
• IEEE 802.1 è uno standard composto da molte parti tra cui:
• 802.1 Part A : overview and architecture
• 802.1 Part B : addressing internetworking
and network management
IEEE 802.3
(Ethernet, protocollo CSMA/CD)
• Topologia inizialmente a bus, ora a stella
• Arbitraggio del canale trasmissivo tramite contesa
• Protocollo distribuito non deterministico
• Velocità trasmissiva: 10 Mb/s
• Throughput massimo: 4 Mb/s
• Evolutasi poi in 802.3u (100 Mb/s) e
802.3z (1Gb/s)
IEEE 802.4 (Token Bus)
• Topologia a bus
• Arbitraggio del canale trasmissivo mediante token
• Protocollo deterministico
• Velocità trasmissiva: 10 Mb/s
• Throughput massimo: 8 Mb/s
• Utilizzata in ambito di fabbrica
IEEE 802.5 (Token Ring)
• Topologia ad anello cablato a stella o a doppio anello
• Arbitraggio del canale trasmissivo tramite token
• Protocollo deterministico
• Velocità trasmissiva: 4 o 16 Mb/s
• Throughput massimo: 3 o 12 Mb/s
• Proposta una versione a 100 Mb/s
(HSTR: High Speed Token Ring)
IEEE 802.6
(DQDB: Distributed Queue Dual Bus)
• Topologia a doppio bus eventualmente cablato a doppio anello
• Arbitraggio del canale tramite prenotazione
• Protocollo deterministico
• Velocità trasmissiva: fino a 155 Mb/s
• Standard per reti metropolitane
ISO 9314
(FDDI: Fiber Distributed Data Interface)
• Topologia: anello
• Cablaggio: doppio anello o stella
• Arbitraggio del canale trasmissivo: token
• Tipologia del protocollo: deterministico
• Velocità Trasmissiva: 100 Mb/s
• Throughput massimo: 80 Mb/s
• Primo standard per reti locali concepito
per operare su fibra ottica
Alcuni altri standard IEEE 802
• 802.3u, 802.3z: Fast Ethernet e Gigabit Ethernet
• 802.10: sicurezza sulle reti locali
• 802.11: wireless LAN
• 802.12: “100VG AnyLAN”, rete locale a 100 Mb/s, abbandonata
• 802.1q: VLAN (reti locali virtuali)
Il sottolivello LLC
Il sottolivello LLC
• Versione semplificata di HDLC
• non deve occuparsi dei problemi di trasmissione
• fornisce al livello network la stessa interfaccia delle WAN
• LLC-PDU:
destination source
Tipi di LLC-PDU
• Unnumbered PDU
• dati utente in modalità non connessa
• Information PDU
• dati utente in modalità connessa
• Supervisory PDU
• informazioni di controllo del protocollo
nella modalità connessa
Indirizzi LLC
• Servono a gestire la convivenza di più protocolli di livello 3
sottolivello LLC livello 3
OSI
livello 3 TCP/IP
livello 3 di un’altra
architettura scelta
basata su LLC-DSAP
Servizi LLC
• Tipo 1: “Unacknowledged Connectionless Service”
• tipicamente utilizzato nelle reti TCP/IP
• Tipo 2: “Connection Oriented Service”
• frame numerati, controllo di flusso
• spesso usato nella architetture di rete IBM
• Tipo 3: “Semireliable Service”
• non connesso, ma con conferma
• pensato per applicazioni di fabbrica
Il sottolivello MAC
Il pacchetto MAC
destination (LLC-DSAP)
source
(LLC-SSAP) control information
LLC-PDU
MAC-PDU indirizzo
destinatario
indirizzo
mittente dati (LLC-PDU) FCS
Indirizzi MAC
• 6 byte (48 bit), rappresentati come 6 coppie di cifre esadecimali
• Unici a livello mondiale
• primi 3 byte: vendor code o OUI (Organization Unique Identifier)
• restanti 3 byte: numero progressivo
assegnato dal costruttore
Indirizzi MAC
• Singlecast
• il primo bit trasmesso sul canale è 0 (primo byte pari), indica una singola stazione
• Multicast
• il primo bit trasmesso sul canale è 1
(primo byte dispari), indica un gruppo di stazioni
• Broadcast
• tutti i bit a 1 (FF-FF-FF-FF-FF-FF), indica
tutte le stazioni
Indirizzi MAC
• Il primo bit trasmesso sul canale permette di distinguere tra indirizzi
• singoli (singlecast)
• di gruppo (multicast, broadcast)
• Il secondo bit trasmesso sul canale
permette di distinguere tra indirizzi
“Il pacchetto è per me?”
• Broadcast
• sì, sempre
• Multicast
• soltanto se l’indirizzo è stato inserito dal software applicativo in una apposita
tabella nella RAM della scheda di rete
• Singlecast
• se l’indirizzo è quello della scheda di rete
oppure se è uguale a quello, valido solo
localmente, scritto dal software
Primitive di servizio
MA.DATA.request MA.DATA.confirm
LLC sublayer
MA.DATA.indication
correspondent LLC sublayer MAC
sublayer
Primitive di servizio
MA.DATA.request
MA.DATA.confirm
LLC sublayer
MA.DATA.indication
correspondent LLC sublayer MAC
sublayer
usato in 802.4, 802.5, FDDI:
si conferma l’avvenuta consegna del pacchetto
