Reti di Calcolatori

Modulo 1 - Tecniche di comunicazione digitale

Unità didattica 2 - Standard di rete locale

Ernesto Damiani

Università degli Studi di Milano - SSRI

Lezione 6 – Switched Ethernet

Ethernet switching (1)

• L’operazione di switching consiste nel determinare la porta d’uscita per ciascun frame Ethernet sulla base dell’indirizzo MAC del destinatario

La figura mostra due cammini che possono essere seguiti in parallelo, aumentando così la velocità della rete espressa in frame recapitati al secondo

Ethernet switching (2)

• Le porte possono essere divise in gruppi in modo che gli host collegati a un gruppo di porte comunichino solo tra loro, formando Ethernet virtuali (VLAN)

• All’arrivo di un frame, lo switch esamina l’indirizzo mittente presente nel messaggio e lo associa alla porta da cui il frame proveniva

Ethernet switching (3)

• La coppia <indirizzo MAC, porta> è aggiunta alla CAM (content addressable memory) dello switch (se non era già presente)

– La CAM è strutturata come una tabella a due colonne in cui è possibile accedere in un solo passo a uno dei due valori di una riga specificando l’altro

Ethernet switching (4)

• Lo switch, poi, controlla se l’indirizzo destinazione nel frame corrisponde a una delle righe della tabella. In caso positivo, copia il frame sulla porta specificata da quella riga; altrimenti copia il frame su tutte le porte

Ethernet switching (5)

Esempio della tabella di uno switch Catalyst

Ethernet switching (6)

• Nel caso che i due dispositivi collegati delle righe evidenziate vogliano comunicare, occorre che lo switch attivi il cammino tra le porte Gi4/29 e Gi7/8

– Non è possibile collegare tutte le porte tra loro su grandi switch (n porte = n(n-1) collegamenti)

Ethernet switching (7)

• Controlliamo a che porta dello switch è connesso il nostro computer (con sistema operativo Unix)

– Anzitutto, verifichiamo l’indirizzo MAC del computer con il comando ifconfig -a

Ethernet switching (8)

– Ci colleghiamo, poi, allo switch e usiamo il comando show-mac-address-table|include per visualizzare la riga della CAM relativa al nostro computer

Tipi di switch

• Gli switch a configurazione fissa hanno un numero fisso di porte Ethernet (fino a 48)

• Gli switch modulari hanno architetture interne che consentono l’aggiunta successiva di porte

– È possibile impilare e collegare tra loro certi modelli di switch a configurazione fissa, ma il collegamento tra due switch impilati ha una banda limitata (e.g. 32 Gbps, rispetto a 720 Gbps di uno switch modulare)

– Gli switch modulari hanno grandi ingombri e richiedono impianti di alimentazione elettrica e di raffreddamento di notevole potenza

Negoziazione

• Gli standard Ethernet - 100 Mbps e Ethernet 1 Gbps prevedono una comunicazione tra lo switch e ciascun host connesso a una delle sue porte per stabilire i parametri della comunicazione

• Il protocollo di negoziazione è attivato dallo switch; se l’interfaccia di rete dell’host non risponde, lo switch assume si tratti di una interfaccia “storica” Ethernet 10 Mpbs/half duplex

Velocità

• L’aumento di velocità degli standard Ethernet - 100 Mbps e Ethernet 1 Gbps è stato ottenuto riducendo la lunghezza massima del collegamento host-switch

• La riduzione è necessaria per mantenere l’integrità dei frame

– Ricordiamo che il tempo di trasmissione di un frame deve essere superiore a 2T (T = tempo di propagazione tra i due punti più lontani della rete)

– Se riduciamo di un fattore 10 il tempo di trasmissione, visto che la velocità di propagazione del segnale resta costante, dobbiamo diminuire di un fattore uguale la lunghezza massima del collegamento

• Ethernet veloce -> distanze brevi! FINE