RETI LOCALIParte Terza

LAN E PROGETTO IEEE 802

Gianfranco Prini

DSI - Università di Milano

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ARGOMENTI

• Definizione di LAN secondo IEEE 802

• Progetto IEEE 802 e sua articolazione

• Standard IEEE 802.1 e sua articolazione

• Trame, buste, PDU e indirizzi IEEE 802

• Sottolivello MAC IEEE 802

• Indirizzi MAC IEEE 802 e loro tipologia

• MAC IEEE 802: principali standard

• Sottolivello LLC IEEE 802.2

• Header LLC IEEE 802.2: SAP, Control, SNAP

DEFINIZIONE DI LAN SECONDO IEEE 802

"Una LAN è un sistema di comunicazione che consente ad apparecchiature indipendenti di comunicare tra di loro entro un'area delimitata utilizzando un canale fisico a velocità elevata e a basso tasso di errore."

PROGETTO IEEE 802

• Varato all'inizio degli anni '80 da IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

• ISO ha fatto propria la quasi totalità degli standard proposti da IEEE, utilizzando la numerazione '8802' laddove ISO utilizza '802'

• ISO ha fatto propri anche alcuni standard [p.es. FDDI] proposti da altri enti [p.es ANSI (American National Standards Institute) che rappresenta gli USA in ambito ISO], per i quali utilizza una numerazione diversa [p.es. 9314]

COMITATI IEEE 802

• 802.1 - Overview, Architecture, Bridging, Management

• 802.2 - Logical Link Control

• 802.3 - CSMA/CD

• 802.4 - Token Bus

• 802.5 - Token Ring

• 802.6 - Metropolitan Area Networks - DQDB

• 802.7 - Broadband Technical Advisory Group

• 802.8 - Fiber-optic Technical Advisory Group

• 802.9 - Integrated Data and Voice Networks

• 802.10 - Network Security

• 802.11 - Wireless Networks

• 802.12 - 100VG AnyLAN

• 801.13 - Cable-TV Based Broadband Networks

STANDARD IEEE 802.1

• Riassume le specifiche generali del progetto IEEE 802 e le caratteristiche comuni agli altri standard IEEE 802.x

• E' composto di vari sottostandard– IEEE 802.1A - Overview and Architecture

– IEEE 802.1B - Addressing, Internetworking and Network Management

– IEEE 802.1D - MAC Bridges

• Suddivide il Livello 2 del modello ISO/OSI in– LLC - Logical Link Control (802.2 - comune a tutte le LAN)

– MAC - Media Access Control (distinto per ciascuna LAN)

RELAZIONI TRA IEEE 802.1 E MODELLO ISO/OSI

Network

Data Link

IEEE 802.2. Logical Link ControlISO 8802.2

IEEE802.3

ISO8802.3

IEEE802.5

ISO8802.5

ANSIX3T9.5

ISO99314

IEEE802.11

ISO8802.11

IEEE802.12

ISO8802.12

Network

DataLink

Physical

CSMA/CD Token Ring FDDI Wireless AnyLAN

LLC

MAC

TRAME E BUSTE IEEE 802.1

Network

DataLink

LLC

MAC

MACHeader

LLC Protocol Data Unit

Clocksync

Framedelim.

FCS

MAC Prodotol Data Unit

LLCHeader

Network PDU

NetworkHeader

Transport PDU

Ciascuno dei sottolivelli LLC e MAC definisce un proprio formato di trama, con relativo imbustamento

• SAP (Service Access Point) per i livelli MAC e Network sono indirizzi di interfacce di rete (un sistema può averne più d'una) detti DSAP (Destination SAP) e SSAP (Source SAP)

• SAP per il livello LLC consente di discriminare protocolli al livello Network (è possibile la coesistenza di più protocolli diversi sulla stessa LAN)

• FCS: CRC per controllo di integrità della trama

SAP E INDIRIZZI IEEE 802

SSAP(6 byte)

LLC PDUFCS

(4 byte)

DSAP(1 byte)

Network PDU

DSAP(6 byte)

SSAP(1 byte)

Control(1-2 byte)

IP SSAP(4 byte)

TCP/UDP PDU

IP DSAP(4 byte)

...

...

...

Sottolivello MAC

Sottolivello LLC

Livello Network (DoD)

SOTTOLIVELLO MAC IEEE 802

• Offre un CLNS immediatamente al di sopra del livello fisico (con il quale è co-definito per ciascuna tecnologia di LAN specifica)

• Trasmissione comunque di tipo broadcast– Intrinsecamente broadcast (mezzo trasmissivo condiviso,

ciascuna stazione "vede" esattamente lo stesso segnale di tutte le altre)

– Logicamente broadcast (collegamenti punto-punto, ma l'informazione viene ritrasmessa di stazione in stazione sostanzialmente immutata)

• Consente di rilevare ma non di correggere gli eventuali errori di trasmissione (assunzione: canale sufficientemente affidabile)

PRINCIPALI FUNZIONI DEL MAC DI UNA STAZIONE

• Trasmissione– Assegnare/concedere l'utilizzo del canale alla

stazione

– Immettere nella rete i messaggi della stazione

• Ricezione– Estrarre dalla rete tutti i messaggi che vi transitano

– Determinare quali messaggi sono destinati alla stazione in base al suo indirizzo

INDIRIZZI MAC IEEE 802

• Lunghezza: 6 byte (o, meglio, 6 ottetti = 48 bit)

• Rappresentazione standard: 6 coppie di cifre hex separate da '-' (p.es. 08-00-2b-5c-57-3a)

• Unici a livello globale, vengono assegnati a lotti, identificati dai primi 3 byte da sinistra, detti OUI (Organization Unique Identifier)

• OUI assegnato ai costruttori da IEEE (p.es. 08-00-2b è assegnato a DEC)

• Rimanenti 3 byte assegnati a discrezione del costruttore (p.es. numerazione progressiva, in ordine cronologico di produzione)

INDIRIZZI MAC: AMBIGUITA'

• In IEEE 802.3 e 802.4 viene trasmesso per primo il bit meno significativo del primo byte

• In IEEE 802.5 e FDDI viene trasmesso per primo il bit più significativo del primo byte

• Nella scrittura si adotta la scelta IEEE 802.3– 08-00-2b-5c-57-3a (formato hex, notazione canonica)

– 000010000000000000101011010111000101011100111010 (formato binario corrispondente alla notazione canonica)

– 000100000000000011010100001110101110101001011100 (formato binario corrispondente a ordine di trasmissione)

– 10-00-d4-3a-ea-5a (formato hex in ordine di trasmissione)

• Vedi il problema "degli indiani" nelle CPU

INDIRIZZI MAC: TIPOLOGIA

• Indirizzo unicast (o singlecast)– Individua una stazione singola

– il pacchetto che lo contiene come DSAP viene passato alla stazione ricevente solo se il suo indirizzo è DSAP

• Indirizzo multicast (ff-ff-ff-[8:f]x-xx-xx)– Individua un gruppo di stazioni

– il pacchetto che lo contiene come DSAP viene passato alla stazione ricevente se la ricezione è stata abilitata dal software, che si incaricherà poi di stabilire se la stazione appartiene o meno al gruppo associato

• Indirizzo broadcast (ff-ff-ff-ff-ff-ff)– Individua tutte le stazioni connesse alla rete

– il pacchetto che lo contiene come DSAP viene sempre e comunque passato alla stazione ricevente

BROADCAST E MULTICAST: ESEMPI DI UTILIZZO

• Broadcast: scambio di informazioni con nodi adiacenti senza sapere quali essi siano– Solicitation: la stazione che necessita di un servizio invia

un messaggio broadcast per chiedere se esiste una stazione adiacente che lo eroga (e questa risponde)

– Advertisement: la stazione che offre un servizio trasmette periodicamente un messaggio broadcast per informare tutte le stazioni adiacenti che quel servizio è disponibile

• Multicast: invio delle stesse informazioni a più stazioni simultaneamente– Esempio: una conferenza audioovideografica può essere

iniziata da una stazione master che definisce un indirizzo multicast ad hoc, e tutte le altre stazioni che intendono partecipare (apprendono e) utilizzano lo stesso indirizzo

MAC: PRINCIPALI STANDARD

Denominazione

Topologia

Cablaggio

Arbitraggiodel canale

Tipologia delprotocollo

Tempo diattesa

Velocità ditrasmissione

Throughpputmassimo

IEEE 802.3CSMA/CD

Bus

Bus o stella

Contesa

Non deterministico

Non limitatosuperiormente

10 Mbps con evoluzioniverso 100 e 1000 Mbps

4 Mbps nellaversione a 10 Mbps

IEEE 802.5Token Ring

Anello

Stella

Token passing

Deterministico

Limitatosuperiormente

4 e 16 Mbps conevoluzioni a 100 Mbps

3 o 12 Mbps nelle dueversioni a 4 e 16 Mbps

ISO 9314FDDI/CDDI

Anello

Anello o stella

Token passing

Deterministico

Limitatosuperiormente

100 Mbps

80 Mbps

SOTTOLIVELLO LLC IEEE 802.2

• Una sorta di HDLC, "alleggerito" per le LAN

• Unico per tutti gli standard di MAC IEEE 802

• Offre CLNS e CONS immediatamente al di sopra del sottolivello MAC del livello Data Link (ma CONS raramente usati nelle LAN)– Tipo 1 - Unacknowledged Connectionless Service

– Tipo 2 - Connection Oriented Service

– Tipo 3 - Semireliable (Connectionless) Service

• Consente la coesistenza di protocolli diversi al livello Network, discriminandoli per mezzo dei propri SAP (che non sono indirizzi in LLC)

TIPO 1 - UNACKNOWLEDGED CONNECTIONLESS SERVICE

• Non va creata alcuna connessione prima che il mittente invii un messaggio al destinatario

• Alla ricezione di un messaggio il destinatario non invia alcun acknowledge al mittente

• A questo livello non si tenta in alcun modo di correggere gli eventuali errori di trasmissione (messaggio perduto, messaggio corrotto)

• Non viene effettuato alcun controllo di flusso (trame non numerate, quindi non riordinabili se arrivano al destinatario fuori sequenza)

• Trasmissione unicast, multicast o broadcast

HEADER DI LLC IEEE 802.2: CAMPI DSAP, SSAP, CONTROL

• Campi DSAP e SSAP di formato fisso (1 byte)– I primi due bit (quelli meno significativi) sono riservati

– I rimanenti 6 bit individuano un protocollo (assegnazione a cura di ISO, ma solo per i protocolli definiti da comitati di standardizzazione)

• Alcune assegnazioni standard di DSAP/SSAP– 06 (hex) - protocollo IP di Internet (DoD)

– 42 (hex) - protocollo di Spanning Tree (IEEE 802.1D)

– AA (hex) - SNAP PDU (vedere prossima slide)

• Campo Control di formato variabile (1-2 byte)– Il formato a 2 byte è riservato ai CONS di Tipo 2 e 3

– Nelle LAN viene normalmente posto uguale a 03 (hex), il codice dei CLNS di Tipo 1 (Unnumbered Information)

SNAP PDU DI LLC IEEE 802.2

• SNAP (Subnetwork Access Protocol): sorta di "escape" che consente di utilizzare protocolli proprietari (non riconosciuti da ISO) con LLC– DSAP e SSAP vengono entrambi posti al valore AA (hex)

– Il campo Control viene posto a 03 (hex) come visto sopra

• Allo header di LLC si aggiungono due campi– OUI (Organization Unique Identifier): codice che identifica

l'organizzazione che ha definito il protocollo

– Protocol Type: codice che identifica il protocollo con cui interpretare il contenuto della Network PDU (ma Protocol Type interpretato come in Ethernet v2.0 se OUI=000000)

AA Network PDUAA 03Organization Unique

Identifier (3 byte)Protocol

Type (2 byte)

SNAP PDU DI LLC: ESEMPI

• Protocollo IP di Internet con e senza SNAP

• Protocollo EtherTalk con e senza OUI di Apple

AA AppleTalk PDUAA 03 08 00 07 809B

06 IP PDU06 03

AA IP PDUAA 03 00 00 00 0800

AA AppleTalk PDUAA 03 00 00 00 809B

ETHERNET E IEEE 802.3+SNAP

Payload

AAAA

03

MAC DSAP

MAC SSAP

FCS

MAC DSAP

MAC SSAP

Payload

FCS

Lenght

Proto Type

OUI

Proto Type