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21/12/2010

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Corso TECNICO DI RETE

MODULO 1 –dimensionamento architettura di rete

Docente: ing.Andrea Sarneri [email protected]

1Andrea Sarneri - Corso CESCOT 2010

1. Lo standard Ethernet IEEE 8022. 802.3 (livello MAC e fisico, protocollo CSMA/CD)3. Autonegoziazione4. Lo standard 802.2 (livello LLC)5. I cablaggi strutturati :Lo standard TIA EIA 6586. Sistemi di continuità (UPS),Il problema della messa a

terra7. Aspetti di sicurezza, analisi rischi,certificazione e

collaudo del cabaggio

Lezione 3 – Lo standard Ethernet

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Lo standard ETHERNET

Lo standard IEEE 802 si articola in una serie di standard che definiscono i sottolivelli in cui vengono suddivisi sia lo strato datalink che fisico.



Lo standard 802.3 si riferisce a topologie di rete a bus e a stella, in cui è necessario un arbitraggio “a contesa” per l’accesso al canale trasmissivo, per cui si tratta di un protocollo non deterministico. Inizialmente lo standard prevedeva bit rate (lorda) del canale pari a 10Mbit/s, che in caso di half-duplex portava a un throughput massimo di 4Mbit , successivamente esteso (802.3u e 802.3z) a 100Mbit e 1Gbit: lo standard si riferisce a un metodo di arbitraggio della collisione di tipo CSMA/CD(Carrier Sensing Multiple Access/Carrier Detection), e prevede una varietà di mezzi fisici:

Lo standard 802.2 definisce un sottolivello LLC (logical Link Control) che prende in carico il pacchetto dal livello di rete, e lo trasferisce al sottolivello MAC: LLC e MAC implementano le funzionalità del livello datalink OSI


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Sottolivello fisico 802.3 – tipologie di media Esistono diverse tipologie di mezzo fisico (coassiale, doppino, fibra ottica) che realizzano topologie a bus, stella, o ibride.

Il Bus (ormai in disuso), è realizzato con uno spezzone di cavo coassiale a 50Ohm (segmento) , in cui i nodi sono realizzati con degli attacchi lungo il cavo che perforano la schermatura in rame e giungono al conduttore centrale. Tutti i nodi sono in visibilità tra di loro sullo stesso segmento e si contendono il bus.

La stella fa riferimento a segmenti di doppini intrecciati (2 o 4) che hanno il nodo host su un estremo e il centro stella dall’altro. Il centro stella funge da “HUB” , ovvero ripete il contenuto di un ramo su tutti gli altri, per cui i nodi si contendono in effetti tutta la stella dal punto di vista logico, anche se elettricamente l’HUB “isola” rispetto ai conflitti elettrici.

I segmenti che connettono due nodi possono essere realizzati in fibra ottica (due fibre in full duplex, equivalenti a due coppie intrecciate)

cable Type Full duplex

dist-.

CoaxRG58

10 base 5 N 500

CoaxRG11

10 base 2 N 185

1pairCAT3

10 base T Y 100

2 MMfiber

10 base F Y 2000

2 pairsCAT5

100 base TX Y 100

2 pairsCAT3

100 base T2 N 100

2 pairsCAT5

100 base T4 Y 100

2 MMfiber

100 base F X Y 2000

2 SM fiber

100 base LX Y >40k

4 pairsCAT6

1000 base TX Y 100

2 MMfiber

1000 base SX Y 550

2 SM fiber

1000 base FX Y 5000et

her

net

Fast

eth

ern

etG

bit

eth

ern

et



10 BASE 2

10 BASE 5

10/100 BASE T


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Media converters

Convertono 10/100/1000

base T in 100/1000 base SX/FX/LH

Network Interface Cards



DOMINIO DI COLLISIONE

Il tempo di propagazione sul bus, ovvero il tempo che intercorre tra la trasmissione tra i due hostpiù lontani tra di loro , è uno dei parametri da considerare negli algoritmi di controllo delle collisioni (CSMA/CD), insieme alla lunghezza dei pacchetti: quando un host ad esempio impegna il bus, l’informazione impiega un tempo per raggiungere gli host più lontani, i quali potrebbero iniziare a trasmettere in concomitanza, e il pacchetto corrotto dovrebbe ripercorrere al contrario la tratta per informare il primo host . Questo tempo identifica la lunghezza massima che può avere la tratta di cavo comune ai due host più distanti e agli altri.Il segmento , o in generale, la porzione di rete su cui può accadere che due nodi qualunque interferiscano tra di loro per via di una collisione è detto “dominio di collisione”.


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La gestione è affidata al protocollo CSMA/CD. In caso di collisioni si utilizza l’algoritmo di backoff esponenziale binario:

Tale approccio assicura un basso tempo di ritardo di ritrasmissione per poche collisioni, e dilata tale tempo in caso di molte collisioni;

DOMINIO DI COLLISIONE



Sottolivello fisico 802.3Problema della interoperabilità tra segmenti diversi, con velocità e mezzi fisici diversi

Problemi:1. Come collegare fisicamente due segmenti diversi? (Fibra con coax)

2. A parità di mezzo fisico (es CAT5) come rendere interoperabili segmenti a diverse velocità?

È necessario aprire il livello fisico in più sottolivelli in grado di dialogare tra loro 10Andrea Sarneri - Corso CESCOT 2010

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Sottolivello fisico 802.3

Serve un meccanismo di autonegoziazione per cui in presenza di interfacce disomogenee, ci si accorda su un set di funzioni di minima, allineate all’interfaccia meno performante



Sottolivello fisico 802.3AUTONEGOZIAZIONE

LTP (link test pulse)Nella versione 10 Base T il TX genera un impulso periodico (che non interferisce con le trame) che viene riconosciuto dall’ RX come “presenza di link”

FLP (Fast link pulse)Nella 100 base T si ha un treno di impulsi che oltre al link segnala la presenza di una interfaccia a 100Mbit

FLP Burst encodingNella più recente versione dello standard si è codificata una codeword che “pubblicizza” il tipo di interfaccia, e una logica di priorità per concordare su quale modalità funzionare.


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Sottolivello MAC (Media Access Control):

Questo sottolivello realizza una astrazione al livello superiore, indipendente dal mezzo fisico, aggiungendo al dato le informazioni necessarie a trasmettere un dato tra un mittente e un destinatario definiti, e riconoscere l’eventuale errore.Le funzioni del livello MAC verso LLC:•Delimitare il frame sul livello fisico•Indirizzamento •Riconoscimento erroriLe funzioni del livello MAC verso PHY :•Controllo del possesso del mezzo fisico•Rilascio del mezzo



Sottolivello MAC (Media Access Control):

MAC crea un frame con indirizzi di destinazione e mittente e controllo di errore:

Schema di indirizzamento


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Sottolivello LLC (Logical Link Control):





L'IEEE 802.2 fornisce due modalità non connesse e una orientata alla connessione:Tipo 1 è una modalità non connessa senza conferme. Permette di spedire frame

a una singola destinazione (trasferimento unicast o point-to-point); a più destinazioni nella stessa rete (multicast); a tutte le destinazioni della rete (broadcast).

L'uso del multicast e del broadcast riduce il traffico di rete se le stesse informazioni devono essere trasmesse a tutte le stazioni della rete. Il servizio di tipo 1 non garantisce che l'ordine di arrivo dei frame sia lo stesso con cui sono stati spediti; il mittente non riceve nemmeno una conferma quando i frame sono stati ricevuti.Tipo 2 è una modalità connessa. La numerazione in sequenza dei frame assicura che quelli ricevuti siano nell'ordine giusto (o comunque che si possa ricostruire l'ordine) e che non ne vengano persi (modello sliding-window)Tipo 3 è un servizio non connesso confermato. Supporta solo la comunicazione punto a punto.

http://it.wikipedia.org/wiki/Multicast

http://it.wikipedia.org/wiki/Broadcast

http://it.wikipedia.org/wiki/Traffico_(telecomunicazioni)

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Campo CONTROL e tipologie di frame:


U è il tipo di frame più usato, (servizio non connesso)



CAMPI DI INDIRIZZAMENTODestination SAP (service access point)Source SAP (Service Access Point)


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Livello fisico: i cablaggi strutturati

1. I cablaggi strutturati 2. Lo standard TIA EIA 6583. Implementazione di un datacenter4. Sistemi di continuità (UPS)5. Il problema della messa a terra6. Gestione spazi e cablaggi, coesistenza con altri impianti7. Aspetti di sicurezza, analisi rischi8. Certificazione e collaudo del cabaggio


Necessità di stabilire regole comuni per il cablaggio

CABLAGGIO STRUTTURATO


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Servizio Mezzo trasmissivo Cablaggio strutturato

Convergenza su rete IP

TELEFONO Doppino SI possibile

RETE DATI (Ethernet 10 mbit min) CAT5 SI possibile

VIDEOSORVEGLIANZA Coax 75Ohm NO possibile

CONTROLLO ACCESSI Doppino RS485 NO Possibile

IMPIANTO ANTIFURTO Doppino NO No i sensori, sì centralina

IMPIANTO ANTINCENDIO Doppino NO No sensori, sì cetralina

DISTRIBUZIONE TV Coax 75Ohm NO No (a parte IPTV)

DOMOTICA Bus 2 o 3 fili NO No i sensori, sì centralina

La convergenza dei servizi su trasporto IP spinge nella direzione di utilizzare una unica infrastruttura di livello fisico per la maggior parte dei servizi.Ad oggi rete e telefono sono integrabili fin dal livello di applicazione (es skype)NELLA PRATICA OGGI SI REALIZZANO CABLAGGI STRUTTURATI PER FONIA E DATI



Requisiti di un cablaggio strutturato:

– Adatto ad un ambiente multiproduct/multivendor– Indipendente dai prodotti di telecomunicazione che verranno installati– Pensato per essere realizzato contestualmente alla costruzione o ristrutturazione organica di un edificio – Affidabile– Scalabile– Flessibilite– Compatibile con gli standard esistenti

Cablaggi di tipo proprietario:BM Cabling System, Digital DECconnect, ecc.

Cablaggi strutturati standardizzati:TIA/EIA 568A (USA), EN 50173, ISO/IEC IS 11801 (International)



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Standard:• TIA/EIA 568A standard americano per i cablaggi di edifici commerciali di tipo office oriented• ISO/IEC IS 11801 standard internazionale per i cablaggi di edifici commerciali di tipo office oriented• EN 50173 standard europeo derivata da ISO/IEC IS 11801• EIA/TIA 569 standard americano – definisce le caratteristiche delle infrastrutture per il cablaggio• EIA/TIA 570 standard americano – definisce le specifiche del cablaggio in ambito residenziale• TIA/EIA TSB 67 standard americano– stabilisce le modalità di test e certificazione di un cablaggio strutturato

Gli standard specificano:– mezzi trasmissivi– topologie– distanze– connettori– norme per l'installazione– norme per il collaudo





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Nomenclature : centro stella di comprensorio

• Campus Distributor (CD), termine ISO/IEC• Main Cross Connect (MC), termine TIA/EIA

centro stella di edificio:• Building Distributor (BD), termine ISO/IEC• Intermediate Cross Connect (IC), termine TIA/EIA

centro stella di piano:• Floor Distributor (FD), termine ISO/IEC• Horizontal Cross Connect (HC), termine TIA/EIA• L’armadio di piano– Telecommunication Closet (TC)• La presa utente– Telecommunication Outlet (TO)

Modello a stella gerarchico:



CAVI IN RAMEQuello maggiormente utilizzato è il cavo UTP (Unshielded Twisted Pair) a 100 Ohm con quattro coppie per la distribuzione orizzontale, o multicoppia (10, 20, 50, 100, 200 coppie) per le dorsali verticali sia telefoniche che dati. Tale cavo è non-schermato (Unshielded) ed è il più diffuso in assoluto per i cablaggi all’interno di edifici a uso commerciale.Esistono poi altre tipologie di cavo in rame a doppini intrecciati, che variano a seconda del tipo di schermatura:a foglio di alluminio (FTP), a foglio di alluminio più calza in rame (S-UTP o S-FTP), con schermo totale e schermo anche sulla singola coppia (STP).

Classificazione cavi:• Classe A: fino a 100 KHz (applicazioni vocali)• Classe B: fino a 1 MHz (applicazioni a bassa velocità)• Classe C: fino a 16 MHz (applicazioni LAN)• Classe D: fino a 100 MHz (applicazioni LAN, dorsali; comprende categorie 5 e 5e)• Classe E: fino a 350 MHz (categoria 6)Classificazione doppini:Categoria 3 comprende i cavi per telefonia analogica e digitale (ISDN), trasmissione dati a bassa velocità (per

esempio linee seriali standard 10BaseT

Categoria 5 (Low Loss, Extended Frequency, High Performance Data) comprende i migliori cavi disponibili, per

applicazioni fino a 100 Mb/s, su distanze di 100 metri 100baseT

Categoria 6 applicazioni fino al Gbit/s



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Cavo e connettore RJ45

Cavo patch chord normale e crossover (incrociato)



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Permutatori e patchcord “110” Permutatori e patchcord RJ45



Sistemi per fibre ottiche

ST optical adapter & connector

SC optical adapter & connector

ST pigtail



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Distanze previste dalla norma ISO/IEC IS 11801




La presa utente (esempio postazione di ufficio)Numerazione dispari: voceNumerazione pari: dati


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Criteri di implementazione dei percorsi cavi:



Criteri di implementazione degli armadi rack :


•Evitare i rientri di aria calda nell’aspirazione fredda•I cassetti di ventole funzionano sempre in aspirazione e vanno posizionati in alto dove si accumula il calore

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Collaudo cablaggi strutturatiNorme tecnicheCEI EN 50173-1,2,3 : sistemi di cablaggio e installazione del cablaggioCEI EN 50346: prove del cablaggio installatoCEI EN 50310: messa a terra negli edifici con impianti di telecomunicazioneLeggi sulla sicurezza degli impianti:•Legge marzo 1990 n. 46•D.P.R. 6 dicembre 1991, n. 447



Il Test copre il 100% delle prese e delle coppie:•Utilizza uno strumento Trasmettitore e uno Ricevitore•Vengono rilevati errori di cablaggio e qualità del collegamento attraverso misure di impedenza e di propagazione, vengono rilevati errori di lunghezza del cavo attraverso misuare dei ritardi di propagazione.


Per i cavi CAT6 destinati al gigabit ethernet si misurano alcuni parametri specifici:Oltre alla ATTENUAZIONE, La DIAFONIA e' l'interferenza indotta su una coppia collocata vicino ad un'altra coppia nella quale sta fluendo un impulso elettrico. La diafonia puo'essere misurata all'estremita' vicina (NEXT - NEAR END CROSS TALK) o a quella lontana (FEXT - FAR END CROSS TALK). L'ACR (ATTENUATION TO CROSS TALK RATIO) misura il rapporto tra l'attenuazione e la diafonia.In generale i parametri che spesso presentano criticita' sono :il NEXT, il RETURN LOSS e l' ATTENUAZIONE.

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Per le fibre ottiche le misure sono simili:Si misura l’attenuazione della fibra, L’attenuazione dei giunti e dei connettori, la perdita di ritorno (optical return loss).Lo strumento utilizzato per la certificazione dei link ottici è OTDR , che consiste in un trasmettitore ottico impulsivo che misura ampiezza e ritardo con cui l’impulso luminoso si propaga e ritorna indietro generando riflessioni nei vari punti di discontinuità


G1

Marker Marker

T1

T3

Launching

Fibre

Launching

Fibre

T2

G2

G4

G1

G3


Criteri e aspetti da considerare nell’implementazione di un data center:

•Consumo di energia elettrica degli apparati attivi

•Sviluppo di calore negli armadi, nell’ambiente, e relativo smaltimento

•Dimensionamento dei gruppi di continuità

•Gestione degli spazi e degli ingombri in funzione di espandibiltà e accessibilità

•Implementazione corretta dei sistemi di messa a terra e sicurezza elettrica

•Valutazione dei rischi inerenti la sicurezza dlgs 81/08 (rischio incendio, rischio elettrico)

•Valutazione dei rischi inerenti la sicurezza dei dati (controllo accessi)


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Sistemi di continuità

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I sistemi di continuità sono necessari a garantire l’integrità dei dati in tutti i sistemi di archiviazione dei dati. L’efficienza è uno dei fattori critici

UPS – Sistemi di continuità


Efficienza dei sistemi di continuità: tecnologia flywheel, e conversione delta

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UPS – Gruppi di continuità


- off-line (o ad intervento): UPS a funzionamento in attesa; il carico è alimentato da rete tramite un commutatore automatico, in caso di qualche "anomalia" della stessa il gruppo di continuità fornisce un'alimentazione utilizzando l'energia dalle batterie interne; la forma d'onda può essere sia sinusoidale che quadra o pseudosinusoidale a valore rmscostante.



line interactive: UPS a funzionamento interattivo con la rete tramite un commutatore automatico; l'utenza viene alimentata da una tensione stabilizzata grazie al collegamento in parallelo dell'alimentazione di ingresso e dell'uscita dell'inverter.

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- on line: UPS a funzionamento continuo con commutatore automatico; in funzionamento normale il carico viene sempre alimentato dall'inverter, mentre una logica di controllo decide se alimentare l'inverter dalle batterie o dalla rete; la forma d'onda di uscita è rigorosamente sinusoidale.

UPS – regole di buona pratica


•Collegare il monitoraggio dell’UPS al server/client

•Configurare script di shutdown

•Effettuare la manutenzione delle batterie (sostituzione, cicli di scarica)

•Effettuare periodiche simulazioni di caduta di tensione

•Verificare l’invio degli allarmi

•Tenere conto delle necessità di sostenimento di server, unità di backup, switch, area telco, client

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Cablaggi di messa a terra


Le norme prevedono che la resistenza elettrica esistente tra l'impianto ed il terreno sia al di sotto di un valore limite coordinato con il valore dell'interruttore differenziale meno sensibile (generalmente l'interruttore generale dell'impianto) e che questo valore venga misurato ad impianto realizzato per poterne dichiarare la conformità

Lo scopo della messa a terra è assicurare che le masse degli apparati elettrici siano allo stesso potenziale del terreno, per evitare folgorazioni a chi potrebbe trovarsi a toccare contemporaneamente il terreno e l’apparato

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