Esercitazione 7 “Protocolli MAC” -...

Marco Listanti

Esercitazione 7

“Protocolli MAC”Protocolli MAC

DIET

Esercizio 1 (1)Esercizio 1 (1)

Con riferimento a una LAN operante con protocollo CSMA/CD

Calcolare la minima lunghezza Lmin della PDU di strato MAC in una LAN di lunghezza d=2.5 km nei seguenti casi:casi:

Capacità: C = 10 Mbit/s

C ità C 1 Gbit/Capacità: C = 1 Gbit/s

Si assuma la velocità di propagazione del segnale sul m i l 200 m/mezzo sia uguale a =200 m/s

Si trascuri il tempo T1 necessario alla rivelazione della lli i

Telecomunicazioni (Canale 2) - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018

collisione


Se C è la capacità trasmissiva, una MAC PDU non può avere lunghezza inferiore a

L (2 T ) C

B inizia l’emissioneLa stazione non èpiù in ascolto sul

Lmin = (2p+T1)•C

T1 T2

t0+pp D

p ù n ucanale

Segnale “Jamming”

S i

Stazione B

t t 2 T T

Spazio

TempoStazione A

L/C


t0 t0+2p+T1+T2p

t0+L/C


Dalla figura precedente si ottieneNel caso di capacità C = 10 Mbit/s si haNel caso di capacità C 10 Mbit/s si ha

bit2501020

22min dCL p

Nel caso di capacità C = 1 Gbit/s si ha

2.0min p

Nel caso di capacità C = 1 Gbit/s si ha

bit250001020

22 3min

dCL p 2.0min p



Con riferimento a una LAN operante con protocollo CSMA/CD, calcolare la minima lunghezza Lmin di una PDU di strato MAC in una LAN con capacità C=100PDU di strato MAC in una LAN con capacità C=100 Mbit/s nei seguenti casi:

Est si : d 1 kEstensione: d=1 km

Estensione: d=10 km

Si assuma la velocità di propagazione del segnale sul mezzo sia uguale a =200 m/sg

Si trascuri il tempo T1 necessario alla rivelazione della collisione


della collisione


Per quanto detto nell’esercizio 1 si ha

d CdCdCL p 102.0

22min

Nel caso di estensione d=1 km si ha


bitCdL 10001001010min


bitCdL 1000010010010min



d B ll d à 1 b /Si considerino tre stazioni A, B, C collegate ad una LAN con capacità C=1 Mbit/s

d=2 kmd=2 km

Si assuma che

A B C

Si assuma chela stazione A riceva un messaggio dagli strati superiori di lunghezza L=980 bit nell’istante t0=0la stazione B riceva un messaggio dagli strati superiori di lunghezza L=980 bit nell’istante t1=0.5 msla stazione C riceva un messaggio dagli strati superiori di lunghezza L=980 bit nell’istante t2=2 msla stazione C riceva un messaggio dagli strati superiori di lunghezza L 980 bit nell istante t2 2 ms

Si tracci un POSSIBILE diagramma spazio-temporale della trasmissione delle MAC PDU (lunghezza intestazione H=20 bit) da parte delle stazioni nel caso si adotti( g ) p

AlohaSlotted Aloha (Tslot = 1.1 ms)CSMA-CD 1-persistent



C d l t ll ALOHA1 ms 1 ms

OK!Intervallo casuale

Caso del protocollo ALOHA

Stazione A 1000 bit 1000 bitOK!

Stazione B1000 bit

1 ms

1000 bit

1 ms

OK!Intervallo casuale

1000 bit

1 ms

1000 bit

Stazione Cto=0 t1=0 5 ms

1000 bit

m

t2=2 ms

OK!


to 0 t1 0.5 ms t2 2 ms

Sono trascurati i ritardi di propagazione


Caso del protocollo Slotted ALOHA

Stazione A

1 ms

OK!

Caso del protocollo Slotted ALOHA

Stazione A 1000 bit

1Istante di arrivo del messaggio dagli strati superiori

Stazione B1000 bit

1 ms

OK!

1 ms

Istante di arrivo del messaggio dagli strati superiori

Stazione Cto=0

1000 bitt=2.2 mst=1.1 ms

OK!

Telecomunicazioni (Canale 2) - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Sono trascurati i ritardi di propagazione

t1=0.5 ms t1=2 ms


Caso del protocollo CSMA CD

Stazione A

1 ms

OK!

Caso del protocollo CSMA - CD

Stazione A 1000 bit

1

Istante di arrivo delmessaggio dagli strati superioriRitardo di

i

Stazione B1000 bit

1 ms

10 s

OK!

propagazione

1 ms

Stazione Cto=0

1000 bitt1=2 ms

OK!


t1=0.5 ms Istante di arrivo delmessaggio dagli strati superiori


d l d L N fSi consideri la sezione di LAN mostrata in figura:

Hub 1 Hub 2Hub 1 Hub 2

900 mA B

Si assuma che:La lunghezza di una MAC PDU è L=1000 bitLa capacità trasmissiva è C=10 Mbit/s e gli hubs introducono un ritardo di attraversamento costante di thub=2 s

Si calcoli il ritardo di trasferimento Ttrasf in assenza di collisioni diSi calcoli il ritardo di trasferimento Ttrasf in assenza di collisioni di una MAC_PDU dalla stazione A alla stazione BSi calcoli il ritardo di trasferimento Ttrasf in assenza di collisioni per N=7 MAC PDU dalla stazione A alla stazione B


N=7 MAC PDU dalla stazione A alla stazione B

Esercizio 4 (2)E r z ( )

A Hub 1 Hub 2 B

10-4 s

Ritardo di

2•10-6 s

Trasferimento di Ritardo ditrasferimento2•10-6 s

Trasferimento di una MAC PDU

sttT hubptrasmtrasf 5.1082259.010002


hubptrasmtrasf 10


H b 2H b 1 BA Hub 2Hub 1 Bp1

thub

Trasferimento di N = 7 MAC PDU

p2

p3

thub

Ritardo ditrasferimento

N Ttrasm

ttNT 570822590100072


sttNT hubptrasmtrasf 5.7082259.010

72


Si consideri la stessa configurazione dell’esercizio precedente, ma al posto dei 2 hub sono ora presenti 2 switchswitch

Switch 1 Switch 2

Lan 1 Lan 2 Lan 3Switch 1 Switch 2

900 mA B

Si calcoli il tempo di trasferimento “ideale” Ttrasf (senza attese) da A a B di una PSU e di 7 PDU, assumendo cheattese) da A a B di una PSU e di 7 PDU, assumendo che gli switch abbiano un ritardo di elaborazione di tsw=2•10-6 s



A Switch 1 Switch 2 BA Switch 1 Switch 2 B10-4 s

2•10-6 sRitardo ditrasferimento

Trasferimento di una MAC PDU

2•10-6 s

una MAC PDU

sttT swptrasmtrasf 5.3082259.01000323


swptrasmtrasf 10


A Switch 2Switch 1 BA Switch 2Switch 1 Bp1

ttt

Trasferimento di N = 7 MAC PDU

tsw

tsw

p2

tt

Ritardo ditrasferimento

N 7 M DU p3

1000


stNttT tswpttrasf 5.9082259.0101000922


Si disegni la topologia di una LAN in cui ognidominio di collisione abbia al più 5 stazioni. Si

di d i 12 t i i iassuma di dover servire 12 stazioni con iseguenti elementi:

1 switch equipaggiato con 6 porte

2 hub equipaggiati ciascuno con 10 porte2 hub equipaggiati ciascuno con 10 porte

Si individui il numero di segmenti di collisionegnella LAN nell’ipotesi che tutte le porte delbridge gestiscano il protocollo CSMA/CD



La LAN che risponde ai requisiti posti ha la seguente topologia

Switch

hubhub

5hub 6 7 11

1 2 3

4 8 9 1012

La LAN ha 4 domini di collisione

1 2 3


La LAN ha 4 domini di collisione.


Determinare la massima estensione D di unarete IEEE 802.3 consentita dal protocollorete IEEE 80 .3 consentita dal protocolloCSMA/CD nei casi C=10Mbit/s e C=1Gbit/s,nell’ipotesi che la velocità di propagazionenell ipotesi che la velocità di propagazionesul mezzo V=200 m/μs e tenendo conto chela dimensione minima L di una MAC PDUla dimensione minima L di una MAC-PDUnello standard 802.3 è uguale a 64 byte(512 bit)(512 bit)



C l l t ll’ i i 1 d tt D l i t iCome calcolato nell’esercizio 1, detta D la massima estensionedella LAN, per rendere possibile la rivelazione di collisioni,deve essere

è

CLDCDCL p 2

22 minmin

si è trascurato il tempo necessario per rivelare la collisione

Da cuiC 10 Mbi / D 5120se C=10 Mbit/s D 5120 m

se C=1 Gbit/s D 51.2 mh d d l d l èSi osservi che ad un aumento di 100 volte del bitrate è

corrisposto una diminuzione di 100 volte della dimensionemassima della rete


Switch: Backward Learning (1/2)Switch: Backward Learning (1/2)

Leggendo l’indirizzo sorgente delle trame ricevute, uno switch è in grado di sapere attraverso quale interfaccia è possibile accedere alle stazioni che hanno emesso le trame stesse

La tabella è aggiornata dinamicamente, gli elementi vecchi vengono periodicamente eliminati

Quando uno switch riceve una trama

1. Se la LAN sorgente e la LAN destinazione sono accessibili attraverso la stessa interfaccia la trama viene scartataattraverso la stessa interfaccia la trama viene scartata

2. Se sono diverse, la trama viene inviata alla linea di uscita indicata nella tabella

3. Se la LAN destinazione è sconosciuta, usa il flooding


Switch: Backward Learning (2/2)Switch: Backward Learning (2/2)Switch

00-0A-24-60-5D-36

Indirizzo Interfaccia

00 80 A1 40 9A 26

Segmento 1Segmento 3

Segmento 8

00 0A 24 60 5D 36

Indirizzo Interfaccia00-80-A1-40-96-28 1

00-80-A1-40-9A-26

00-80-A1-40-96-2800-80-4E-0A-2A-28

Trama in uscita

Switch


Segmento 8


00-80-A1-40-9A-26 1

Segmento 3

Trama per 00-80-A1-40-96-28

scarta

S it h


Switch


Segmento 8

Trama per 00-80 4E 0A 2A 28


00-80-A1-40-9A-26 100-0A-24-60-5D-36 8

80-4E-0A-2A-28

Switch: Esempio (1/3)Switch: Esempio (1/3)BRIDGE 1BRIDGE 1

Segmento 1

Segmento 3

Segmento 8Indirizzo Interfaccia

BRIDGE 1

00-0A-24-66-51-21 3

00-80-A1-40-9A-26

00-80-A1-40-96-2800-80-4E-0A-2A-28

00-0A-24-60-5D-36

00 80 A1 40 96 28


BRIDGE 2Segmento 16

BRIDGE 2 Segmento 13


S t 14

00-0A-24-60-51-30

00-0A-24-66-51-21 14

Trama in uscita

Segmento 14

00-0A-24-66-51-21

00 0A 24 66 54 20


00-0A-24-66-54-20

Switch: Esempio (2/3)Switch: Esempio (2/3)Trama per 00-0A-24-66-51-21Trama per 00-0A-24-66-51-21


BRIDGE 1

00-0A-24-66-51-21 3

BRIDGE 1

Segmento 1

Segmento 3

Segmento 8

00-0A-24-66-51-21 3

00-0A-24-60-5D-36 8 00-80-A1-40-9A-26

00 80 A1 40 96 2800-80-4E-0A-2A-28

00-0A-24-60-5D-36Segmento 3

I di i I t f i

BRIDGE 2

00-80-A1-40-96-28

BRIDGE 2Segmento 16

Segmento 13

Indirizzo Interfaccia00-0A-24-66-51-21 14

00-0A-24-60-5D-36 13

g

00-0A-24-60-51-30

Segmento 14

00-0A-24-66-51-21


00-0A-24-66-54-20

Switch: Esempio (3/3)Switch: Esempio (3/3)

BRIDGE 1

Segmento 1

S t 3

Segmento 8Trama per 00-0A-24-60-51-30


BRIDGE 1

00 0A 24 66 51 21 3

00-80-A1-40-9A-26

00-80-4E-0A-2A-28

00-0A-24-60-5D-36Segmento 300-0A-24-66-51-21 3

00-0A-24-60-5D-36 8

00-80-A1-40-9A-26 1

00-80-A1-40-96-2800 80 4E 0A 2A 28

BRIDGE 2Segmento 16

BRIDGE 2 Segmento 13

Indirizzo InterfacciaSegmento 16

00-0A-24-60-51-30

00-0A-24-66-51-21 14

00-0A-24-60-5D-36 13

00-80-A1-40-9A-26 13

Segmento 14

00-0A-24-66-51-21


00-0A-24-66-54-20

Switch: Ciclo infinito (1/2)Switch: Ciclo infinito (1/2)

E’ possibile utilizzare più switch per collegare coppie di LAN

Questa tecnica può introdurre il problema del “ciclo infinito”

Switch 1

F

Switch 2


FF

S it h Ci l i fi it (2/2)Switch: Ciclo infinito (2/2)

Soluzione al problema del ciclo “infinito”: si costruisce l’albero diattraversamento degli switchTra tutti gli switch viene selezionato uno switch “radice”, e a partire daTra tutti gli switch viene selezionato uno switch radice , e a partire daquesto si costruisce l’albero a cammino minimo che permette di collegaretutte le LAN senza “cicli”

B1 B2 B3L1 L2 L3 L4

B1 B2 B3

B4 B5 B6

LAN

L5 L6 L7B7 B8

L8 L9

B9 B10B11

Switch radiceSwitch non attivo


L8 L9B12


Con riferimento alla topologia di rete in figura, determinare il risultato S10

Hub04

Fe0 Fe2

Fe0

Fe3

determinare il risultato finale a cui perviene spanningtree protocol, assumendo h

S01 PC4

Fe1Fe2

Fe0

che:l’indirizzo MAC dello switch sia del tipo SXX e quello degli hub S0A

S2F

Hub03

Fe0

Fe0Fe2

Fe1

Fe2

del tipo SXX, e quello degli hubHUBXX, dove XX rappresentano le ultime due cifre dell’indirizzo MAC del dispositivo

S0A

HubPC1 PC2

Fe3

Fe1Fe0

MAC del dispositivo

il valore del port path cost è uguale a 10 su ciascun link ( d l l k)

Hub00

PC3

Fe0 Fe1


(costo del link)


ll d l l l’ ffSulla rete derivata, calcolare l’efficienza a regime della stessa, sapendo che:

1) l t i d l t ll Eth t CSMA/CD1) la rete opera in accordo al protocollo Ethernet CSMA/CD2) la capacità di trasferimento dei rami è pari a R=1 Mbit/s3) la lunghezza di tutti i segmenti di interconnessione è di d=5 m4) l l h d ll t m Eth t è F 128 b t4) la lunghezza delle trame Ethernet è F=128 byte5) la velocità di propagazione del segnale sul mezzo trasmissivo è c=2.108 m/strasmissivo è c 2 10 m/s6) in un intervallo di contesa, sussistono ipotesi tali da poter considerare la probabilità di successo il valore limite 1/e , d “ ” t il di N i 2 71


dove “e” rappresenta il numero di Nepero, pari a 2,71.


Spanning tree L’efficienza è data daHub04dp

occ

trasm

TT

canaledeleoccupaziondimedioTempoframeunadinetrasmissiodiTempoEfficienza

si haS01

S10

PC4

RBrp occpp

FTt dnFT max2

doven : numero medio tentativi di t i i

Hub rp

dp dp RTtrasm c

nR

Tocc

trasmissione

d : massima distanza tra due

S0AS2F03 rp rp

dp

71.21111

1

e

eekn

k

k

dmax : massima distanza tra due stazioni in un dominio di collisione

i di

Hub00

PC1 PC2

mdd 102max


quindiPC3

99.0E


Si consideri la rete mostrata in figura e gli indirizzi MAC mostrai in tabella

Nome Indirizzo MACPC1 00-CC-AA-11-22-01PC2 00-CC-AA-11-22-02PC3 00-CC-AA-11-22-03PC4 00-CC-AA-11-22-04PC5 00-CC-AA-11-22-05PC6 00 CC AA 11 22 06PC6 00-CC-AA-11-22-06PC7 00-CC-AA-11-22-07PC8 00-CC-AA-11-22-08PC9 00-CC-AA-11-22-09Printer 00-CC-AA-11-22-0AServer0 00-CC-AA-11-22-0BServer1 00-CC-AA-11-22-


Router1 00-CC-AA-11-22-0D


Punto 1In base al protocollo di accesso IEEE 802 3 indicareIn base al protocollo di accesso IEEE 802.3 indicare per i Gruppi riportati in tabella se tutte le trasmissioni di ciascun Gruppo possono avere luogo pp p gcontemporaneamente senza produrre collisione

Si assuma che gli tutti gli switch abbiano dedotto, attraverso la procedura di apprendimento, l’intera topologia di rete

Gruppo 1 Gruppo 2 Gruppo 3 Gruppo 4 Gruppo 5S 1 PC7 PC9 PC8 PC5 PC4 PC6 PC3 PC8 PC9Server1-->PC7 PC9-->PC8 PC5-->PC4 PC6-->PC3 PC8-->PC9PC1-->Printer PC7-->Server1 PC1-->PC2 PC3-->Server0 PC7-->PC6PC2-->Server0 PC1-->Printer PC6-->PC9 Server1-->Router1

PC2-->Server0 PC1-->PC2



Punto 2Calcolare il numeroCalcolare il numero di domini di collisione e di domini di broadcast della sezione di

t i t t irete riportata in figura



Punto 3Se l’estensione del dominio di collisione maggiore risultaSe l estensione del dominio di collisione maggiore risulta pari a dmax (km), determinare il limite teorico della dimensione minima (Lmin) della trama necessaria per il ( ) pcorretto funzionamento del protocollo di accesso

Si supponga una velocità di propagazione nel mezzo pari a 200000 Km/s e un ritmo di trasmissione della trame uguale a R (bit/s)



P 4Punto 4Supponendo che, all’istante t, le forwarding table degli switchsiano:siano:

Switch0 Switch1Indirizzo Interfaccia Indirizzo Interfaccia

00-CC-AA-11-22-07 5/0 00-CC-AA-11-22-05 0/000 CC AA 11 22 05 4/000-CC-AA-11-22-05 4/0

Switch2 Switch3I di i I t f i I di i I t f iIndirizzo Interfaccia Indirizzo Interfaccia

00-CC-AA-11-22-05 1/0 00-CC-AA-11-22-07 2/000-CC-AA-11-22-07 0/0

Indicare l’insieme dei collegamenti sui quali viene inoltrata la trama inviata dal terminale avente indirizzo 00-CC-AA-11-22-07 e diretta verso il terminale con indirizzo 00 CC AA 11 22 05


verso il terminale con indirizzo 00-CC-AA-11-22-05


Soluzione punto 1

Gruppo 1 Collisioni Gruppo 4 CollisioniServer1-->PC7

SIPC6-->PC3

NOPC1-->Printer PC3-->Server0PC2-->Server0 Server1-->Router1

PC1 >PC2PC1-->PC2Gruppo 2 CollisioniPC9-->PC8

SI

Gruppo 5 CollisioniPC7-->Server1 PC8-->PC9 NOPC1-->Printer PC7-->PC6P 2 0PC2-->Server0

Gruppo 3 CollisioniPC5-->PC4

SIPC1-->PC2PC6-->PC9



Soluzione punto 2Cinque domini diCinque domini di collisione

U i d i i diUnico dominio di broadcast



Soluzione punto 3L’espressione della lunghezza minima di una frame è laL espressione della lunghezza minima di una frame è la seguente

d 5max5

maxmin 10

10222

RdRdRL p

Supponendo ad esempio dmax=10 km e R=10 Mbit/s, si ha

bitRdL 10010 5maxmin



Soluzione punto 4

Switch0Indirizzo Interfaccia

00-CC-AA-11-22-07 5/000-CC-AA-11-22-05 4/0

S it h1Switch1Indirizzo Interfaccia

00-CC-AA-11-22-05 0/0

Switch2

Receiver

Indirizzo Interfaccia00-CC-AA-11-22-05 1/000-CC-AA-11-22-07 0/0

Switch3Indirizzo Interfaccia

Sender

Indirizzo Interfaccia00-CC-AA-11-22-07 2/0


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