RETI DI CALCOLATORI E APPLICAZIONI...

© 1999 Pier Luca Montessoro (si veda la nota a pagina 2) 1

RETI DI CALCOLATORIE APPLICAZIONI TELEMATICHE

Prof. PIER LUCA MONTESSORO

Facoltà di IngegneriaUniversità 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 elevatavelocità per brevi periodi

MUMBLE MUMBLE...


t

Trasmissione in ambito locale

• Fonia: flusso continuo a 64 kb/s(campionamento a 8 KHz, 8 bit/campione)

• Terminali alfanumerici: trasmissioneasincrona a bassa velocità

• Sistemi distribuiti: trasmissione “a burst”

idle idlet

t


Primo modello proposto perl’integrazione fonia-dati

• Limitato al collegamento di terminalialfanumerici

• Non adatto a sistemi distribuiti concapacità elaborative locali

cablaggio telefonico

PABX (Private Automatic Branch Exchange)

foniabuilding

automationdati


Attuale modello diintegrazione fonia-dati

• L’integrazione si basa su unainfrastruttura fisica comune

cablaggio strutturato

PABX

foniabuilding

automation

dati

LAN


cablaggio strutturato

foniabuilding

automation

dati

LAN

Possibile futuro modello diintegrazione 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 variacontinuamente

• Il traffico è altamente irregolare

• Tecniche di allocazione statica (TDM,FDM) non sarebbero efficienti

• È necessaria l’allocazione dinamica delcanale


Assunzioni di base

• N stazioni indipendenti e paritetiche(assenza di “master”, per ragioni diaffidabilità)

• Canale singolo per trasmettere e riceveredati e informazioni di controllo


Altre assunzioni

• Il comportamento delle stazioni puòessere asincrono, cioè il tempo può nonessere diviso in intervalli discreti

• Le stazioni possono rilevare una“portante”, individuando una trasmissionegià in corso sul canale

• Le stazioni possono rilevare le “collisioni”,sovrapposizione di due o più trasmissionisul canale (sistemi detti “a contesa”)


Canale broadcast

• Tutte le reti locali si basano su un canalebroadcast• 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 logicamente broadcast

BLA BLA BLA ...


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

IEEE802

IEEE802


Il progetto IEEE 802(Local and Metropolitan Area Network)

802.2 Logical Link ControlISO 8802.2

LLC

MAC

tecnologie trasmissive differenziate

802.3

CSMA/CD

ISO8802.3

802.4

TOKENSU BUS

ISO8802.4

802.5

TOKENSU ANELLO

ISO8802.5

FDDI

ISO9314

interfaccia unificata verso il livello network

data

link

fisic

o

...

...


Considerazioni su IEEE 802

• Gli standard mescolano gli aspetti diprotocollo 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 constesse 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 standard802.2

• Sottolivello MAC (Medium Access Control)• gestisce la condivisione del mezzo

trasmissivo


IEEE 802.1

• IEEE 802.1 è lo standard che contiene lespecifiche generali del progetto 802

• IEEE 802.1 è uno standard composto damolte 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) e802.3z (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 fabbricaspecialmente in relazione al MAP(Manufacturing Automation Protocol)


IEEE 802.5(Token Ring)

• Topologia ad anello cablato a stella o adoppio anello

• Arbitraggio del canale trasmissivo tramitetoken

• 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 tramiteprenotazione

• 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 concepitoper operare su fibra ottica


Alcuni altri standard IEEE 802

• 802.3u, 802.3z: Fast Ethernet e GigabitEthernet

• 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


Il sottolivello LLC

• Versione semplificata di HDLC• non deve occuparsi dei problemi di

trasmissione

• fornisce al livello network la stessainterfaccia 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 piùprotocolli di livello 3

sottolivello LLC

livello 3OSI

livello 3TCP/IP

livello 3 diun’altra

architettura

sottolivello MAC

sceltabasata suLLC-DSAP


Servizi LLC

• Tipo 1: “Unacknowledged ConnectionlessService”• 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


Il sottolivello MAC


Il pacchetto MAC

destination(LLC-DSAP)

source(LLC-SSAP)

control information

LLC-PDU

MAC-PDU

indirizzodestinatario

indirizzomittente

dati (LLC-PDU) FCS


Indirizzi MAC

• 6 byte (48 bit), rappresentati come 6coppie di cifre esadecimali

• Unici a livello mondiale• primi 3 byte: vendor code o OUI

(Organization Unique Identifier)

• restanti 3 byte: numero progressivoassegnato 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 singolastazione

• Multicast• il primo bit trasmesso sul canale è 1

(primo byte dispari), indica un gruppo distazioni

• Broadcast• tutti i bit a 1 (FF-FF-FF-FF-FF-FF), indica

tutte le stazioni


Indirizzi MAC

• Il primo bit trasmesso sul canalepermette di distinguere tra indirizzi• singoli (singlecast)

• di gruppo (multicast, broadcast)

• Il secondo bit trasmesso sul canalepermette 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 appositatabella nella RAM della scheda di rete

• Singlecast• se l’indirizzo è quello della scheda di rete

oppure se è uguale a quello, valido sololocalmente, scritto dal software


Primitive di servizio

MA.DATA.requestMA.DATA.confirm

LLC sublayer

MA.DATA.indication

correspondentLLC sublayer

MACsublayer

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

correspondentLLC sublayer

MACsublayer

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 cablaggioall’internetworking”

contenuto nel CD-ROM omonimo• Capitolo 5


Come contattare il prof. Montessoro

E-mail: [email protected]: 0432 558286

Fax: 0432 558251URL: www.uniud.it/~montessoro

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