Le reti Ethernet e IEEE 802.3

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Le reti Ethernet e IEEE 802.3

Mario Baldi

Politecnico di Torino

mario.baldi@polito.it staff.polito.it/mario.baldi

Basato sul capitolo 2 di:

M. Baldi, P. Nicoletti, “Switched LAN”, McGraw-Hill, 2002, ISBN 88-386-3426-2

Pietro Nicoletti

Studio Reti

nicoletti@studioreti.it www.studioreti.it

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LAN (Local Area Network)

È un sistema di comunicazione che permette ad apparecchiature indipendenti di comunicare tra di loro entro un'area delimitata utilizzando un canale fisico a velocità elevata e con basso tasso di errore.

DEFINIZIONE IEEE 802

Le trasmissioni locali sono tipicamente

a burst

La velocità richiesta è elevata

Mezzo trasmissivo condiviso da tutti gli utenti

Perchè le LAN?

Perchè la maggior parte delle informazioni è trasmessa

localmente

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Gli standard principali

ELEMENTI PRINCIPALI

PROTOCOLLI STANDARD

CABLAGGIO STRUTTURATO

IEEE 802 EIA/TIA 568

ISO/IEC 11801

802.3 ISO 8802.3

(CSMA/

CD)

802.3 ISO 8802.3

(CSMA/

CD)

802.2 Logical Link Control ISO 8802.2 802.2 Logical Link Control

ISO 8802.2 Livello rete

Livello data link

Livello fisico

LLC 802.5 MAC

ISO 8802.5 802.5

ISO 8802.5

ISO 9314 ISO 9314 IEEE/ANSI ed ISO ISO/OSI

802.11 802.11

PHY Ethernet Token

Ring

FDDI Wireless LAN MAC: Medium Access Control

PHY: Physical Layer Device

Architettura protocollare IEEE 802

LLC IEE 802.2 ISO 8802.2

Relazione tra i livelli

IEEE 802.3MAC ISO 8802.3

10base5

THICK CABLE 10base2

THIN CABLE 10baseT

UTP FOIRL, 10baseFP, 10baseFB, 10baseFL FIBER OPTIC

LIVELLO 3

LIVELLO 2 - LLC

LIVELLO 2 - MAC LIVELLO 1

IEEE 802.5MAC ISO 8802.5

FDDIMAC ISO 9314

DECNET TCP/IP OSI

IEEE 802.3

È l'evoluzione della rete Ethernet creata da Digital, Intel e Xerox all’inizio degli anni 80

Livello fisico:

topologia e cablaggio:

originariamente a bus → cavi coassiali

ora tipicamente a stella→ doppini e fibre ottiche

7 sotto-standard diversi usati

velocità trasmissiva è sempre di di 10 Mb/s

Sottolivello MAC del livello Data-Link

CSMA/CD

Esiste interoperabilità tra Ethernet v2.0 e IEEE 802.3

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Il MAC di Ethernet/802.3

CSMA/CD:

Carrier Sense

Multiple Access

with Collision Detection

Protocollo MAC:

concepito per topologie a bus

non deterministico con tempo di attesa non limitato superiormente

A B C D E F

0 80 8

OUI assegnato dall’IEEE Assegnato dal costruttore 0 00 0 2 B2 B 3 C3 C 0 70 7 9 A9 A

Indirizzi MAC

6 byte - 48 bit

Primi 2 bit trasmessi definiscono il tipo di indirizzo

Unicast

Identifica univocamente e universalmente la scheda

Normalmente cablato sulla scheda (ROM)

Broadcast (FF FF FF FF FF FF)

Multicast

Seconda cifra esadecimale dispari (xXxx xx xx xx xx)

8 bit

Carrier sense

Collisione

Collisione

Nonostante l’operazione di carrier sense può comunque

avvenire per via della velocità di propagazione dei segnali

non infinita

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Rimanda il pacchetto

Perchè è importante rilevare le collisioni?

Collisione

Collision detection

Payload

(campo dati) FCS

Intestazione MAC

Coda MAC Length

Destina- tion Address

Source Address SFD

Preambolo PAD

7 ottetti 1 ottetto 6 ottetti 6 ottetti 2 ottetti 4 ottetti

FCS: Frame Check Sequence PAD: Padding

SFD: Starting Frame Delimiter 0 - 1500 ottetti 0 - 46

ottetti 64 - 1518 ottetti

46 - 1500 ottetti

Formato del pacchetto

(TX) 9.6 µs min.

(RX) 4.7 µs min.

IPG (Inter Packet Gap - termine Ethernet v 2.0) IFS (Inter Frame Spacing - termine 802.3)

Pacchetto o trama Pacchetto o trama

Delimitazione delle trame: Inter Packet Gap

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IEEE 802.3 Ethernet v2.0

7 ottetti 1 ottetto 6 ottetti 6 ottetti 2 ottetti 4 ottetti Payload

Destina- Type tion Address

Preambolo

46 - 1500 ottetti

>1500

Payload

Length Destina-

tion Address

Preambolo PAD

0 - 1500 FCS: Frame Check Sequence PAD: Padding

SFD: Starting Frame Delimiter

Ethernet v2 o IEEE 802.3?

Possono convivere sulla stessa rete senza problemi

MDI Livello

Data-Link

Livello fisico

ISO/OSI IEEE 802.3 / ISO 8802.3

CSMA/CD CSMA/CD

Physical Layer Signaling (PLS) Physical Layer Signaling (PLS) 10BASE-T

10BASE-T 10BASE210BASE2 100BASE5100BASE5 10BASE-F10BASE-F

AUI MAC

PMA: Physical Medium Attachment AUI: Attachment Unit Interface MDI: Medium Dependent Interface

IEEE 802.2/ISO 8802.2 Logical Link Control

IEEE 802.2/ISO 8802.2 Logical Link Control LLC Livello Rete

PMA

Vari standard a livello fisico

Connettore AUI sulla scheda di rete (femmina)

Connettore AUI verso la scheda di rete

(maschio)

Cavo AUI

Connettore AUI verso la MAU

(femmina)

Connettore AUI sulla MAU (maschio)

Interfaccia AUI

MAU: medium attachment unit

Transceiver

AUI: attachment Unit Interface

Oggi normalmente MAU è integrato sulla scheda

AUI è sulla scheda

Importante per usare componenti di costruttori diversi

Standard a livello fisico

IEEE 802.3 stabilisce stabilisce 7 standard a livello fisico:

10base5: usa il coassiale di tipo thick

10base2: usa il coassiale di tipo thin

10baseT: usa il doppino

FOIRL: usa la fibra ottica per connettere i repeater

10baseFL: è un’evoluzione del FOIRL per connettere repeater o stazioni

10baseFB: è uno standard in fibra ottica con caratteristiche di fault tolerance

10baseFP: è uno standard che fa uso di stelle ottiche passive

La velocità trasmissiva è sempre 10 Mb/s

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10baseT

Standard per IEEE 802.3 su doppino UTP (Unshielded Twisted Pair)

Caratteristiche:

concepito per applicazioni d'ufficio

utilizzo di UTP a basso costo

facilità di connettorizzazione (RJ45)

Standard di tipo link (punto a punto):

richiede l'adozione di repeater per collegare le stazioni

la connessione tra repeater e stazione è fatta usando due doppini (due coppie):

TX stazione - RX repeater

RX stazione - TX repeater

10baseT

Concepito per adattare IEEE 802.3 a cablaggi strutturati:

EIA/TIA 568

ISO/IEC 11801

TIA/EIA 568A

Cavo UTP 100 Ω

costo del cavo minore di 500 lire/metro

Lunghezza massima consigliata 100 m

90 m di cablaggio strutturato

10 m di cavetti di patch

Connettori per 10baseT

Presa Femmina da parete

Spinotto (plug) maschio volante

Connettori RJ45 a otto fili

1 0 0 1 1 1 0 V Sequenza

di bit

Codifica Manchester

V: Violazione

Codifica di linea

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MDI Livello

Data-Link

Livello fisico

ISO/OSI IEEE 802.3 / ISO 8802.3

CSMA/CD

Physical Layer Signaling (PLS)

10BASE-T 10BASE2 100BASE5 10BASE-F

AUI MAC

PMA: Physical Medium Attachment AUI: Attachment Unit Interface MDI: Medium Dependent Interface

IEEE 802.2/ISO 8802.2 Logical Link Control

IEEE 802.2/ISO 8802.2 Logical Link Control LLC Livello Rete

PMA

Il livello LLC: logical link control

FCS

Intestazione MAC

Coda MAC 1

ottetto 4 ottetti

DSAP: Destination Service Access Point FCS: Frame Check Sequence

SSAP: Source Service Access 0hFE 0hFE 0h03 Information

DSAP SSAP Control 1

ottetto 1

ottetto 43 - 1497 ottetti

Length Destina-

tion Address

Source Address

La busta LLC

Non usata con trame Ethernet v2

Obbligatoria con trame IEEE 802.3

FCS

Intestazione MAC

Coda MAC 1

ottetto 4 ottetti

OUI: Organization Unique Identifier SNAP: Subnetwork Access Protocol SSAP: Source Service Access DSAP: Destination Service Access Point

FCS: Frame Check Sequence LLC: Logical Link Control

0hFE 0hFE 0h03 Information

DSAP SSAPControl 1

ottetto 1

ottetto 38 - 1489 ottetti

0h0008 0h000000

OUI Procol Type 3 ottetti 2 ottetti

Intestazione LLC Estensione SNAP

Estensione SNAP -

Subnetwork Access Protocol Dimensionamento della rete

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F.O. 870 m UTP 100 m

Dominio di collisione (3,67 Km)

WAN LAN

LAN

LAN Router Ripetitore

(hub)

Bridge Switch F.O. 800 m

F.O. 2000 m UTP 100 m

Tipica topologia

LAN

Applicazione Applicazione Presentazione Presentazione

Sessione Sessione Trasporto Trasporto

ReteRete Data Link Data Link

Fisico Fisico Fisico

Fisico FisicoFisico Ripetitore Applicazione

Applicazione Presentazione Presentazione

Sessione Sessione Trasporto Trasporto

ReteRete Data Link Data Link

Fisico Fisico

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