Prof. PIER LUCA MONTESSORO Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine

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RETI DI CALCOLATORI E APPLICAZIONI TELEMATICHE

Prof. PIER LUCA MONTESSORO Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine

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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...

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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

• Sistemi distribuiti: trasmissione “a burst”

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

stazione D

Condivisione del canale trasmissivo

t

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

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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

• tutte le stazioni ricevono tutti i pacchetti:

serve un meccanismo di indirizzamento

Canale fisicamente broadcast

BLA BLA BLA ...

Canale fisicamente broadcast

BLA BLA BLA ...

Canale logicamente broadcast

BLA BLA BLA ...

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Canale logicamente broadcast

BLA BLA BLA ...

HUB (concentratore , repeater)

Il progetto IEEE 802

IEEE 802 e le architetture di rete

sessione trasporto network

data link fisico applicazione presentazione 5

4 3 2 1 7 6

OSI

trasporto (TCP e UDP) network (IP, ARP, ecc.)

host - rete applicazione (telnet, FTP, SMTP,

DNS, HTTP, ecc.)

TCP/IP IEEE

802

IEEE 802

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, mantenendo differenti soluzioni con stesse finalità ma incompatibili fra di loro

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

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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

• 802.1 Part D: MAC bridges

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 specialmente in relazione al MAP (Manufacturing Automation Protocol)

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

approvato anche in sede CCITT (ora ITU)

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

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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

• Versione semplificata di HDLC

• non deve occuparsi dei problemi di trasmissione

• fornisce al livello network la stessa interfaccia delle WAN

• LLC-PDU:

destination (LLC-DSAP)

source

(LLC-SSAP) control information 1 ottetto 1 ottetto 1 o 2 ottetti m ottetti

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

sottolivello MAC

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

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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

• Esempio:

08 - 00 - 2B - 3C - 44 - 1F

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

• universali (unici a livello mondiale)

• locali (ridefiniti via software)

“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

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Primitive di servizio

MA.DATA.request MA.DATA.confirm LLC sublayer

MA.DATA.indication correspondent

LLC sublayer MAC

sublayer

usato in 802.3:

si conferma l’avvenuta trasmissione del pacchetto

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

Lezione 16: riepilogo

• La condivisione del canale trasmissivo

• Il problema dell’allocazione dinamica di un canale condiviso

• Il progetto IEEE 802

• Il sottolivello LLC

• indirizzi e servizi

• Il sottolivello MAC

• indirizzi e primitive di servizio MAC

Bibliografia

• “Reti di Computer”

• Capitolo 4

• Libro “Reti locali: dal cablaggio all’internetworking”

contenuto nel CD-ROM omonimo

• Capitolo 5