Ingegneria ELETTRONICAIngegneria ELETTRONICA e dellee delle … · 2018-11-20 · Accesso dinamico 1/2 ... Topologia ad anello 1/3 • Trasmissione unidirezionale • Si tratta di

CorsoCorsodidi

RetiReti didi TelecomunicazioniTelecomunicazioniRetiReti di di TelecomunicazioniTelecomunicazioniIngegneria ELETTRONICAIngegneria ELETTRONICA e dellee delle TELECOMUNICAZIONI (D.M. 270/04TELECOMUNICAZIONI (D.M. 270/04))Ingegneria ELETTRONICA Ingegneria ELETTRONICA e delle e delle TELECOMUNICAZIONI (D.M. 270/04TELECOMUNICAZIONI (D.M. 270/04))

A.A. 2011/12A.A. 2011/12

Ing. Maurizio [email protected]

Local Area Network (LAN):Local Area Network (LAN):il livello network il livello network accessaccess

2

Introduzione: le reti LAN 1/2Introduzione: le reti LAN 1/2

• Copertura geografica dalle centinaia di m a qualche km• Le reti tra qualche km e le decine di km sono dette MAN

LAN MAN i b i i i lt i ili• LAN e MAN si basano su principi molto simili• Notevoli differenze tecniche rispetto alla reti WAN• Reti semplici e a basso costo• Reti semplici e a basso costo• LAN: sistema di comunicazione tra apparecchiature

indipendenti (stazioni) entro un’area limitata che utilizza l fi i d lt l ità t d’ bun canale fisico ad alta velocità e tasso d’errore basso

• Dispositivi e apparecchiature di rete semplici, economici, affidabili, robusti e flessibili,

• PRO: modularità, espandibilità, scalabilità (sia per la configurazione che per la tecnologia)

• CONTRO: prestazioni

Ch.

14

• CONTRO: prestazioni

Ing. Maurizio Maggiora3

[1] C

Introduzione: le reti LAN 2/2Introduzione: le reti LAN 2/2

Le LAN si distinguono sulla base di due caratteristiche:

P t ll di• Protocollo di accessoProcedure che le stazioni adottano per trasmettere le UI verso altre stazioni su un mezzo trasmissivo condivisoverso altre stazioni su un mezzo trasmissivo condiviso.Le regole, necessarie ad evitare conflitti, che le stazioni seguono per accedere al mezzo sono dette «protocollo di accesso Esso dipende anche dalla topologiaaccesso». Esso dipende anche dalla topologia.

• TopologiaTopologia

Ch.

14


[1] C

Protocolli di accesso 1/2Protocolli di accesso 1/2

Tassonomia: accesso multiplo al mezzo condiviso

Centralizzato o distribuito

N B : queste

Ch.

14

N.B.: queste sono tutte tecniche distribuite


[1] C

Protocolli di accesso Protocolli di accesso 2/22/2

In base alla modalità temporale secondo cui la capacità trasmissiva è resa disponibile alle varie stazioni:

• Accesso statico (canalizzazione)La banda disponibile viene suddivisa e preassegnata alleLa banda disponibile viene suddivisa e preassegnata alle diverse stazioni, indipendentemente dalle necessità di effettivo utilizzo

• Accesso dinamicoSi tiene conto delle effettive necessità di utilizzo del canaleSi tiene conto delle effettive necessità di utilizzo del canale

Ch.

14

Le tecniche dinamiche sono più complesse, ma offrono prestazioni migliori.


[1] C

Accesso staticoAccesso statico

Sulla base di come viene suddivisa la capacità del canale, distinguiamo:distinguiamo:

• FDMALe stazioni accedono liberamente al mezzo utilizzando una data porzione preassegnata della banda disponibile• TDMATDMALe varie stazioni usano l’intera banda disponibile, ma in intervalli di tempo disgiunti sincronismo• CDMALe varie stazioni usano l’intera banda disponibile e trasmettono contemporaneamente Un codice utilizzato per

Ch.

14

trasmettono contemporaneamente. Un codice utilizzato per generare il segnale, consente di distinguere le varie stazioni.


[1] C

Accesso dinamico 1/2Accesso dinamico 1/2

Sulla base di chi gestisce l’accesso, distinguiamo:

• Tecniche centralizzateLa stazione base riceve le richieste e autorizza leLa stazione base riceve le richieste e autorizza le trasmissioni. C’è un canale unidirezionale condiviso tra le stazioni per richiedere il canale alla stazione base ed un canale bidirezionale per l’invio delle UI a tutte le stazioni ecanale bidirezionale per l invio delle UI a tutte le stazioni e per la comunicazione da parte della stazione base del diritto di accesso al canale HDLC multipunto

T i h di t ib it• Tecniche distribuiteUnico canale bidirezionale per UI e informazioni di controllo. A differenza delle tecniche statiche, una parte del

Ch.

14

controllo. A differenza delle tecniche statiche, una parte del canale è utilizzata per fini di controllo LAN


[1] C

Accesso dinamico 2/2Accesso dinamico 2/2

Protocolli di Accessodinamico

Accesso Casuale

dinamico

A O di t Accesso Casuale(o a Contesa)Accesso Ordinato

Con rivelazione del canale

Senza rivelazione del canale

Con rivelazione Senza rivelazione delle collisionidelle collisioni

Ch.

14


[1] C

TopologiaTopologia

stazione

Bus Anello StellaBus Anello Stella

• il concetto di «topologia» si applica alle reti cablate e non p g ppa quelle wireless.

• tutte le topologie hanno una natura «broadcast».tutte le topologie hanno una natura «broadcast».Nelle comunicazioni punto-punto (le più diffuse) è la singola stazione a capire (mediante tecniche di indirizzamento) se essa è la destinataria della trama o

Ch.

14

indirizzamento) se essa è la destinataria della trama o meno


[1] C

Topologia a bus 1/2Topologia a bus 1/2

• Mezzo fisico = conduttore condiviso• Le stazioni accedono al mezzo in ricezione e

trasmissionetrasmissione• Il bus è terminato alle estremità• Il bus è un mezzo trasmissivo passivop• A causa della degradazione del segnale vi sono limiti al

numero di stazioni che possono essere connesse e all’estensione della rete (in realtà le vere limitazioniall estensione della rete (in realtà le vere limitazioni saranno legate al protocollo di accesso più che a questioni fisiche)I t lli di iù d tti• I protocolli di accesso più adatti sono:– Accesso dinamico, distribuito, ordinato, con prenotazione– Accesso dinamico, distribuito, a contesa (es. CSMA/CD)

Ch.

14

( )• Esempio: Ethernet


[1] C

Topologia a bus 2/2Topologia a bus 2/2

Esempio: procedura di accesso con prenotazione

Ch.

14


[1] C

Topologia ad anello 1/3Topologia ad anello 1/3

• Trasmissione unidirezionale• Si tratta di una serie di trasmissioni punto-punto in quanto

ogni stazione riceve il segnale dalla precedente e loogni stazione riceve il segnale dalla precedente e lo rigenera a beneficio della successiva

• La trasmissione è di tipo broadcast; la stazione mittente li i à l’UI d à ff i leliminerà l’UI quando avrà effettuato un giro completo

• Il protocollo di accesso più adatto è:– Accesso dinamico distribuito ordinato con trasferimento diAccesso dinamico, distribuito, ordinato, con trasferimento di

permesso• Non possono esservi conflitti

Va gestito il rischio di interruzione del trasferimento di• Va gestito il rischio di interruzione del trasferimento di permesso (token) a causa di perdita per errori, duplicazione, guasto delle stazioni

Ch.

14

• Le stazioni sono attive. Il guasto di una stazione interrompe l’anello

• Esempio: Token Ring (IBM anni ‘80) FDDI (fibra ottica)


[1] C

Esempio: Token Ring (IBM, anni 80), FDDI (fibra ottica)


• Stato ascolto• Stato trasmissione

Ch.

14


[1] C


Esempio: procedura di accesso con trasferimento di permessop

Ch.

14


[1] C

Topologia a stellaTopologia a stella

• Le stazioni sono connesse ad un nodo centrale• Reti wired o cablate (doppino) hub o switch

R ti i l ( t ) i t ( t i di b )• Reti wireless (etere) access point (stazione radio base)

N B: Spesso le topologie fisiche non coincidono con quelleN.B: Spesso le topologie fisiche non coincidono con quelle logiche

Ch.

14


[1] C

Network Access LayerNetwork Access Layer

Network Access

Data Link

Access Physical

TCP/IP ISO/OSITCP/IP ISO/OSI

Ch.

14


[1] C

Il Progetto IEEE 802 1/3Il Progetto IEEE 802 1/3

Data Link

ISO/OSIData Link: gestisce la comunicazione tra due nodi di tt t iData Link direttamente connessi avvalendosi dei servizi forniti dal livello fisico

PHY

IEEE 802

PHY

Logical Link Control IEEE 802: progetto nato per la definizione di standard per la gestione di reti LANMAC: definisce le regole di accesso alMedium Access Control MAC: definisce le regole di accesso al canale (cambia a seconda del mezzo trasmissivo impiegato)LLC: fornisce un’interfaccia unificata verso ilPHY] C

h. 3

LLC: fornisce un interfaccia unificata verso il livello di rete (NON cambia a seconda del mezzo trasmissivo impiegato)

Ch.

14

; [D

1


[1] C

Il Progetto IEEE 802 2/3Il Progetto IEEE 802 2/3N t kNetwork

802 2 LLCLLC 802.2 LLCData Link

802 3 802 4 802 5 802 6 FDDI

LLC

MAC 802 11802.3 802.4 802.5 802.6 FDDIMAC

CSMA/CD TOKEN BUS

TOKEN RING

DQDB FDDI Fisico

802.11

CSMA/CA

• Gli standard consentono concorrenza, interoperabilità e diffusione delle tecnologie

] Ch.

3

diffusione delle tecnologie• Quasi sempre gli standard nascono in ambito aziendale

e, se hanno successo, vengono adottati come standard

Ch.

14

; [D

1 • Gli standard IEEE 802 sono noti anche come standard ISO/IEC 8802


[1] C

Il Progetto IEEE 802 3/Il Progetto IEEE 802 3/33

• 802.1 (Higher Layer LAN protocols): architettura generale• 802.2 (LLC, Logical Link Control): gestione delle

connessioni logiche in una LANconnessioni logiche in una LAN• 802.3 (Ethernet): topologia (logica) a bus, standard

diffusissimo ed in continua evoluzione • 802.5 (Token Ring): topologia ad anello con controllo di

accesso realizzato mediante trasferimento di permesso802 11 (Wireless LAN): utilizzo dell’etere come mezzo• 802.11 (Wireless LAN): utilizzo dell’etere come mezzo trasmissivo Wi-Fi

• 802.15 (Wireless PAN): utilizzo dell’etere come mezzo

] Ch.

3

802.15 (Wireless PAN): utilizzo dell etere come mezzo trasmissivo, ma con potenza e copertura limitata Bluetooth

• 802 16 (Broadband Wireless Access): accesso via etere a

Ch.

14

; [D

1 • 802.16 (Broadband Wireless Access): accesso via etere a reti fisse WiMax


[1] C

Strato LLC 1/3Strato LLC 1/3

• Nasconde allo strato di rete il tipo di protocollo MAC utilizzato

• Offre tre tipologie di servizi:– Privo di connessione senza riscontro (tipo 1)

tipico servizio datagramma, il mittente non ha garanzie di consegna (modalità più utilizzata)

Orientato alla connessione (tipo 2)– Orientato alla connessione (tipo 2)tipico servizio di trasporto affidabile; si instaura una connessione prima del trasferimento di UI; funzioni di numerazione e controllo con riscontri

– Privo di connessione con riscontro (tipo 3)Non si instaura una connessione ma il mittente ha riscontro perNon si instaura una connessione, ma il mittente ha riscontro per ogni UI consegnata a destinazione

Ch.

14


[1] C

Strato LLC 2/3Strato LLC 2/3

Per supportare i tre servizi elencati (tipo 1, tipo 2 e tipo 3) sono stati definiti 3 protocolli LLC, derivati, trattandosi di protocolli di linea, dall’HDLC.

In tutti e tre i casi La trama di livello LLC ha il seguenteIn tutti e tre i casi, La trama di livello LLC ha il seguente formato:

1/2 Byte1 Byte1 Byte Variable (max 1497)

Dest. Add. Source Add. Control Information

• Indirizzi LLC (LLC-SAP):specificano i livelli di rete mittente e destinatario

Ch.

14

• Control:specifica il tipo di frame e gestisce i meccanismi di numerazione e riscontro (come nell’HDLC)


[1] C

Strato LLC 3/Strato LLC 3/33

A differenza di quanto si riteneva inizialmente, il singolo byte dei campi LLC-SAP, è presto diventato insufficiente.

E’ stato allora introdotto il Frame LLC/SNAP (SubNetworkAccess Protocol), usato per PDU di livello 3 dei protocolli ccess otoco ), usato pe U d e o 3 de p otocoproprietari o non riconosciuti dall’ISO. Si ha SAP= AA; Ctrl=03.

1/2 Byte1 Byte1 Byte Variable (max 1497)

Dest. Add. Source Add. Control Information

SNAP FrameDest. Add. Source Add. Control Information

AA (hex) AA (hex) 03 (hex) CodiceVendor

ProtocolType Information

3 Byte 2 Byte 38-1492 byte

E L 3 IP AA AA 03 00 00 00 08 00

1 Byte

Ch.

14


Es. Layer 3 = IP ⇒ AA:AA:03:00:00:00:08:00

[1] C

Strato MACStrato MAC

• La trama di livello MAC ha alcuni elementi comuni a tutte le LAN:

• Indirizzi MAC:specificano gli indirizzi mittente e destinatario a livello MAC

• Information:PDU di livello LLC

• FCS:verifica dell’integrità della trama; si usa il CRC 32C

h. 1

4


verifica dell integrità della trama; si usa il CRC-32 .

[1] C

La famiglia di standard IEEE 802.3La famiglia di standard IEEE 802.3

• IEEE 802.3 (1983) 10Base5• IEEE 802.3a (1985) 10Base2• IEEE 802.3i (1990) 10Base-T• IEEE 802.3u (1995) 100Base-TX, -FX• IEEE 802.3z (1998) 1000Base-FX, -SX, -CX• IEEE 802.3ab (1999) 1000Base-T( )• IEEE 802.3ae (2000) 10GBase-SR, -LX4, - LR, -ER, -W• IEEE 802.3an (2006) 10GBase-T( )

N.B.: Gli standard 802.3 sono soggetti a periodiciCh.

3

gg paggiornamenti. L’ultimo risale al 2008 e ingloba tutti gliemendamenti precedenti che vengono così consolidati.

Ch.

14;

[D1]


[1] C

IEEE 802.3 1/2IEEE 802.3 1/2

• Evoluzione dello standard Ethernet II• Lo standard Ethernet II definisce una rete LANLo standard Ethernet II definisce una rete LAN

con topologia logica a bus cablata con cavo coassialecoassiale

• Le stazioni sono connesse al bus mediante un transceiver (MAU Media Access Unit) e un cavotransceiver (MAU, Media Access Unit) e un cavo drop (AUI, Attachment Unit Interface)

Topologia a BusConnettore aCh.

3

Topologia a BusConnettore a T Adattatore di

impedenza / terminatore

Ch.

14;

[D1]


[1] C

IEEE 802.3 2/IEEE 802.3 2/22

• Il bus è un mezzo condiviso da più stazioni • Il bus è passivo e bidirezionale• L’informazione trasmessa da una stazione è ascoltata da

tutte le rimanenti stazionitutte le rimanenti stazioni• E’ possibile che più stazioni trasmettano

contemporaneamente generando una collisionecontemporaneamente generando una collisione l’informazione trasmessa è persa

• Lo standard 802.3 adotta il protocollo CSMA/CD(C i S M l i l A /C lli i D i )(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) per la gestione dell’accesso multiplo

Ch.

3C

h. 1

4; [D

1]


[1] C

Frame 802.3 1/9Frame 802.3 1/9

• La trama 802.3 differisce dalla trama Ethernet II per il solo campo “Length” (che assumeva il nome “Type” nell’implementazione Ethernet II)

Datagram IPH-LLCLLC

Ethernet II)

Preambolo SFD MAC DA MAC SA Lunghezza Dati Padding FCSMAC

7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4byte

Ch.

3

• La trama ha una dimensione minima di 64 byte e massima di 1518 byte (i campi “Preambolo” e “SFD” non sono computati)

Ch.

14;

[D1]

• Non vi è un delimitatore di fine trama. La delimitazione è svolta dell’IFG (Interframe Gap), un tempo di attesa di 9,6 μs tra l’invio di una trama e la successiva


[1] C

Frame 802.3 2/9Frame 802.3 2/9

Preambolo SFD MAC DA MAC SA Lunghezza Dati Padding FCS

7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4byte

MAC

7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4byte

PreamboloSequenza di bit nota utile a sincronizzare trasmettitore e ricevitore (7 ripetizioni della sequenza 10101010)

Ch.

3C

h. 1

4; [D

1]


[1] C

Frame 802.3 3/9Frame 802.3 3/9

Preambolo SFD MAC DA MAC SA Lunghezza Dati Padding FCS

7 1 6 6 2 0 1500 0 46 4byte

MAC

7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4byte

Starting Frame Delimiter (SFD)g ( )Indica l’inizio del frame (10101011)

Ch.

3C

h. 1

4; [D

1]


[1] C

Frame 802.3 4/9Frame 802.3 4/9


b t

MAC Destination Address (DA)

7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4byte

Indirizzo MAC del nodo destinatario (12 simboli esadecimali)Es. AA:BB:01:C1:D4:37

O i tiOrganization Unique Identifier

(OUI)Identificativo

scheda di rete

I MAC address sono:• Non modificabili• Univoci a livello mondiale] C

h. 3

Univoci a livello mondiale• I bit: I/G; II bit: L/G• FF-FF-FF-FF-FF-FF rappresenta il broadcast

Ch.

14;

[D1]


[1] C

Frame 802.3 5/9Frame 802.3 5/9


7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4byte

MAC Source AddressIndirizzo MAC del nodo mittente

Ch.

3C

h. 1

4; [D

1]


[1] C

Frame 802.3 6/9Frame 802.3 6/9


7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4byte

LunghezzaLunghezza del campo dati in byte

Ch.

3C

h. 1

4; [D

1]


[1] C

Frame 802.3 7/9Frame 802.3 7/9


7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4byte

DatiSDU (es.: LLC PDU, LLC/SNAP PDU, ecc.)

Ch.

3C

h. 1

4; [D

1]


[1] C

Frame 802.3 8/9Frame 802.3 8/9


Padding

7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4byte

Padding• Garantisce che la lunghezza minima (Lmin) del frame sia 64 byte

Ch.

3C

h. 1

4; [D

1]


[1] C

Frame 802.3 9/Frame 802.3 9/99


7 1 6 6 2 0-1500 0-46 4byte

Frame Check Sequence (FCS)Consente la rivelazione dell’errore

Ch.

3C

h. 1

4; [D

1]


[1] C

Mezzi trasmissiviMezzi trasmissivi

• Cavi coassiali– RG213 (coax thick)

RG48 ( thi )– RG48 (coax thin)

• Doppini (si classificano in molteplici categorie)– Unshielded Twisted Pair (UTP): coppie di conduttori in rame intrecciati– S-UTP: UTP con schermatura esterna– STP: schermo esterno + schermo per ogni coppia di conduttorip g ppI cavi TP possono presentarsi in due configurazioni: – cavo dritto (straight-through)– cavo incrociato (cross-over)cavo incrociato (cross over)

• Fibre otticheMultimodoC

h. 4

– Multimodo– Monomodo

Ch.

14;

[D1]


[1] C

Ethernet a 10 Mbit/s 1/4Ethernet a 10 Mbit/s 1/4

XBaseYX = frequenza di cifraqY = lunghezza max segmento di rete (in centinaia di m)oppure il tipo di mezzo trasmissivo

10Base5 10Base2 10BaseT 10Base-FP 10Base-FL10Base-FB

Mezzo trasmiss.

Coax thick Coax thin Doppino UTP

Fibra Ottica Fibra Ottica

Topologia Bus Bus Stella Stella Pto-ptop gfisica

p

Max. lunghezza segmento

500 m 185 m 100 m 500 m 2000 m

Ch.

3

segmentoMax. num stazioni segmento

100 30 2 senza hub 2 senza hub, 33 con hub

2

Ch.

14;

[D1]

38

[1] C


Dominio di collisionecollisione

Ch.

3C

h. 1

4; [D

1]

39

[1] C


Dominio di collisione

Ch.

3C

h. 1

4; [D

1]

40

[1] C

Ethernet a 10 Mbit/s 4/Ethernet a 10 Mbit/s 4/44

R l 5 4 3 2 1

Ch.

3

Regola 5-4-3-2-1• 5 segmenti• 4 repeater o hub

Ch.

14;

[D1]

p• 3 segmenti con host (mixing segment)• 2 sezioni senza host (link segment)• 1 largo dominio di collisione

41

[1] C • 1 largo dominio di collisione

Ethernet a 100 Mbit/s (Fast Ethernet) 1/4Ethernet a 100 Mbit/s (Fast Ethernet) 1/4

• Reti con topologia fisica sempre a centro-stella• L’hub è sostituito dallo switch• La trasmissione half-duplex è tipicamente p p

sostituita da trasmissioni full-duplex• In caso di trasmissione full-duplex, il CSMA/CDp

viene disattivato, il dominio di collisione degenera

Ch.

3

• Lo switch è dotato di buffer per gestire eventuali comunicazioni simultanee dirette allo stesso d ti t i

Ch.

14;

[D1]

destinatario

42

[1] C

Ethernet a 100 Mbit/s (Fast Ethernet) 2/4Ethernet a 100 Mbit/s (Fast Ethernet) 2/4

100Base-TX 100Base-FX 100Base-T4 100Base-T2

Mezzo trasmiss. 2 UTP cat. 5 2 STP

2 fibre ottiche 4 UTP cat. 3 2 UTP cat. 3

Topologia fisica Stella Stella Stella Stella

Baud rate 125 Mbaud 125 Mbaud 25 Mbaud 25 Mbaud

Ch.

3

Full Duplex Si Si No Si

Max. lunghezza collegamento

100m 100m (HD)2Km (FD)

100m 100m

Ch.

14;

[D1]

43

g 2Km (FD)

[1] C

Ethernet a 100 Mbit/s (Fast Ethernet) 3/4Ethernet a 100 Mbit/s (Fast Ethernet) 3/4C

h. 3

Ch.

14;

[D1]

44

[1] C

Ethernet a 100 Mbit/s (Fast Ethernet) 4/Ethernet a 100 Mbit/s (Fast Ethernet) 4/44C

h. 3

Ch.

14;

[D1]

45

[1] C

Ethernet a 1000 Mbit/s (Gigabit Ethernet) 1/2Ethernet a 1000 Mbit/s (Gigabit Ethernet) 1/2

• Reti con topologia fisica sempre a centro-stella, particolarmente adatte ai collegamenti di dorsale p g(backbone)

• Si opera tipicamente in full-duplex mediante p p pswitch.

• Ciascuna delle 4 coppie UTP trasporta 125 pp pMbps per verso, per complessivi 1000 Mbps full-duplex. Si usano circuiti ibridi (forchette).

Ch.

3

• In modalità half-duplex si presentano problemi legati alla massima distanza tra le stazioni. Per i l i bl i l i

Ch.

14;

[D1]

risolvere questi problemi, la trama viene modificata ed estesa

46

[1] C

Ethernet a 1000 Mbit/s (Gigabit Ethernet) 2/Ethernet a 1000 Mbit/s (Gigabit Ethernet) 2/22

1000Base-SX 1000Base-LX 1000Base-CX 1000Base-T

Mezzo trasmiss. 2 fibre ottiche 2 fibre ottiche 2 STP 4 UTP cat. 5


Modalità FD FD HD HD

Ch.

3


550 m (multimodo)

550 m (multimodo) 5 Km ( d )

25 m 100 m

Ch.

14;

[D1]

47

(monomodo)

[1] C

Ethernet a 10000 Mbit/s (10Gigabit Ethernet)Ethernet a 10000 Mbit/s (10Gigabit Ethernet)

• Opera in modalità esclusivamente full-duplex• Le limitazioni di distanza non sono legate alle

problematiche delle collisioni ma solo alla tipologia eproblematiche delle collisioni, ma solo alla tipologia e qualità del mezzo trasmissivo

• Le prime implementazioni usavano esclusivamente fibreLe prime implementazioni usavano esclusivamente fibre.Sono ora disponibili anche standard su rame.

10GBase-S 10GBase-L 10GBase-E 10GBase-LX410GBase S 10GBase L 10GBase E 10GBase LX4Mezzo trasmiss. 2 fibre ottiche

MM2 fibre ottiche SM 2 fibre ottiche SM 2 fibre ottiche SM o

MM


Ch.

3

p g

Modalità di accesso

FD FD FD FD

M l h 300 10 K 40 k 10 k

Ch.

14;

[D1]


300 m 10 Km 40 km 10 km

48

[1] C

IEEE 802.5 (IEEE 802.5 (TokenToken Ring)Ring)

• Topologia logica ad anello• Il diritto di accedere al mezzo è acquisito mediante un appositoIl diritto di accedere al mezzo è acquisito mediante un apposito

gettone (token) Accesso multiplo ordinato• Il token circola perennemente nell’anello, quando una stazione

vuole trasmettere:1. Cattura il token2. Trasmette il frame (che percorrerà l’intero anello)3. Man mano che il frame percorre l’anello, le stazioni leggono l’indirizzo

MAC d l d ti t i i t t ll’h d d d l lMAC del destinatario, riportato nell’header, per dedurre se passarlo al livello di rete

4. I frame trasmessi sono ritrasmessi da ogni stazione e rimossi dall’anello dalla sorgentedall anello dalla sorgente

5. Il token non può essere trattenuto oltre un tempo massimo dalla medesima stazione, per evitare di monopolizzare il canale

• Un problema su una stazione interrompe l’anello• Funzionamento a 4 Mbps, 16 Mbps (e 100 Mbps nell’ultima

revisione dello standard)

Ch.

14


[1] C

Cablaggio fisico dell’anelloCablaggio fisico dell’anello

A B C BA B C

Bypass A

B

CBypass

Concentratore

A C

Concentratore(MSAU) D F

D E FE

Doppio Anello Contro rotanteDoppio Anello Contro-rotante

MSAU = MultiStation Attachment Unit (può escludere dall’anello le stazioni guaste)


Frame 802.5Frame 802.5

Indirizzi

Ending Delimiter

SD AC FC DA SA Dati FCS ED FS

Indirizzi

1 1 1 6 6 4 1 1byte

Frame Control:Frame Control: distingue frame dati da

frame di gestione

StartingAccess Control: indica se segue un frame o un token

Starting Delimiter

Frame Status: contiene segnalidella stazionedella stazionedestinataria


EsempioEsempio

c


IEEE 802.11 (Wireless LAN)IEEE 802.11 (Wireless LAN)

• Nelle WLAN il mezzo condiviso è l’etere

• Lo standard IEEE 802 11 definisce le WLANLo standard IEEE 802.11 definisce le WLAN

• Pregi delle WLAN:Facilità di installazione– Facilità di installazione

– Basso costo– Assenza di cablaggio– Mobilità e roamingMobilità e roaming

• Difetti delle WLAN:– Inaffidabilità mezzo trasmissivoInaffidabilità mezzo trasmissivo– Sensibilità alle interferenze (utilizzo di bande ISM “unlicensed”)– Privacy e sicurezza crittografia e autenticazione

Ch.

7

• MTU (Maximum Transmission Unit, max MAC SDU): 2304 byte• MAC Header: 10÷32 byte; MAC trailer: 4 byte (FCS)

Ch.

14;

[D1]


[1] C

Bande ISMBande ISMC

h. 7

Ch.

14;

[D1]


[1] C

WLAN WLAN –– InfrastructureInfrastructure Mode (BSS)Mode (BSS)L WLAN f d t d’• La WLAN funge da rete d’accesso

• Tutto il traffico generato/ricevuto dalle stazioni (STA) è trasferitotramite l’Access Point (AP), detto anche “stazione radio base”

Wireless STA Wireless

STADistribution System

Other Networks

AccessPointWireless

STA

Basic Service Set (BSS)

AccessPoint

Distribution System

Basic Service Set (BSS)

STAWireless STA

PointWireless STA

Ch.

7

Basic Service Set (BSS): gruppo di stazioni (STA) nella medesima area geografica (Basic Service Area) in grado di comunicare reciprocamente sotto il controllo di un’unica funzione di coordinazione

Ch.

14;

[D1]


[1] C

WLAN WLAN –– InfrastructureInfrastructure Mode (ESS)Mode (ESS)

Extended Service Set (ESS): insieme di più BSS configurati in modo da fornire un servizio esteso che consenta la comunicazione tra tutte le t i i

Ch.

7

stazioniIl sistema è composto da un insieme di BSS interconnessi con unDistribution System (DS) che collega i diversi Access Point (AP)

Ch.

14;

[D1]


[1] C

All’i t d l BSS (I d d t BSS) l t i i

WLAN WLAN –– Ad Hoc ModeAd Hoc Mode• All’interno del BSS (Independent BSS) le stazioni possono

comunicare direttamente l’una con l’altra senza l’ausilio di un APche è assente da questa configurazione.

Wireless STA

IndependentBSS

Wireless STA

Wireless STA

Wireless STA

Ch.

7C

h. 1

4; [D

1]


[1] C

Gli Standard della famiglia IEEE 802.11Gli Standard della famiglia IEEE 802.11

Standard Data Rate [Mbps]

Frequenza Modulazione[Mbps]

802.11 1, 2 2.4 GHz FHSS, DSSS, IRDSSS, IR

802.11a 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54

5 GHz OFDM, , ,

802.11b 1, 2, 5.5, 11 2.4 GHz HR-DSSS

802.11g 6, 12, 24, 36, 48, 54

2.4 GHz OFDM

Ch.

7

802.11n Fino a 600 Mbps

2.4 GHz OFDM (MIMO)

Ch.

14;

[D1]

58

[1] C

Frame Frame 802.11802.11

• Il protocollo 802 11 prevede tre tipi di frame:• Il protocollo 802.11 prevede tre tipi di frame:

- Gestione (Management):usati per funzioni di autenticazione associazione delleusati per funzioni di autenticazione, associazione delle stazioni con l’AP, sincronizzazione.

- Controllo (Control):Controllo (Control):coordinano il trasferimento dei frame tra le stazioni. Esempio di tali frame sono quelli ACK, RTS, CTS.

- Dati (Data):trasportano i dati dell’utente

Ch.

7 Frame Control Address 1 MAC Client Data FCS

2Byte 2 6 6 2 0 – 2304* 4

Duration/ID Address 2 Address 3 Address 4Seq.

Control6 6 2

QoSControl

Ch.

14;

[D1]

2Byte 2 6 6 2 0 2304 46 6 2

* Più l’overhead legato a tecniche di encryption eventualmente adottate (WEP = + 8 byte; TKIP = + 20 byte; CCMP = + 16 byte)


[1] C

Frame Frame 802.11 802.11 –– Frame ControlFrame Control

Frame Control2 Byte

Prot.Version Type Subtype To

DSFromDS

MoreFlag Retry Pwr

MngMoreData

Prot.Frame Order

bit 2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 1

Protocol VersionVersione del protocollo (attualmente 0)

Power ManagementIndica se la stazione dopo lae s o e de p otoco o (attua e te 0)

TypeTipo di frame: 00 (gestione), 01 (controllo), 10(dati)Subtype

d ca se a sta o e dopo atrasmissione del frame passerà inmodalità “risparmio energia” (powersaving mode) o resterà attivaMore DataSubtype

Specifica ulteriormente il tipo di frame. Ad es., sesi tratta di un RTS, un ACK o un CTS per i framedi controlloTo DS e From DS

Indica alla stazione in power savingmode che nell’AP vi sono altri datidestinati alla stazioneP t t d F (i d tTo DS e From DS

Specificano come interpretare i campi AddressMore FragmentIndica che vi sono altri frammenti della MAC

Protected Frame (in precedenza notocome WEP)Indica che l’informazione trasportata èstata crittografataC

h. 7

SDU trasportataRetrySpecifica se il frame è la ritrasmissione di unprecedente frame

gOrderSpecifica alla stazione ricevente che iframe devono essere elaboratinell’ordine in cui sono ricevutiC

h. 1

4; [D

1]


p nell ordine in cui sono ricevuti

[1] C

Frame 802.11 Frame 802.11 –– AltriAltri campicampi 1/2 1/2

S Q S

Duration/ID

Frame Control Address 1 MAC Client Data FCS

2Byte 2 6 6 2 0 - 2304 4


Control6 6 2

QoSControl

Duration/IDIndica la durata prevista di occupazione del canale (per il NAV delle stazioni cheascoltano). Nel caso di frame di controllo in risposta ad una interrogazione (poll),trasporta l’identificativo della stazione che sta inviando il frame; tale identificativotrasporta l identificativo della stazione che sta inviando il frame; tale identificativoè quello con cui la stazione viene individuata all’associazione con l’AP

Sequence ControlCon i primi 4 bit indica il numero di frammento del frame in corso di trasmissionee con i successivi 12 il numero di sequenza (tra 0 e 4095) del frame (identico perframmenti dello stesso frame)

InformationCampo dati con le informazioni del livello superiore. Variabile tra 0 e 2304 byte(più i byte legati alle eventuali tecniche di encryption adottate)C

h. 7

(p y g yp )

FCSCodice di controllo del frame basato sullo stesso polinomio dello standard 802.3

Ch.

14;

[D1]

61

[1] C

Frame 802.11 Frame 802.11 –– AltriAltri campicampi 2/2 2/2

S Q S

Address

Frame Control Address 1 MAC Client Data FCS

2Byte 2 6 6 2 0 - 2304 4


Control6 6 2

QoSControl

AddressSono indirizzi MAC il cui significato dipende dai valori dei bit FromDS e ToDSnel campo Frame Control

ToDS

FromDS

Address 1 Address 2 Address 3 Address 4 Frame Type

0 0 Destinazione Sorgente MAC dell’AP - Da stazione a0 0 Destinazione Sorgente MAC dell AP Da stazione a stazione in una stessa BSS

0 1 Destinazione MAC dell’AP Sorgente - Uscente dal DSg

1 0 MAC dell’AP Sorgente Destinazione - Entrante nel DS1 1 Ricevitore Trasmettitore Destinazione Sorgente Da BSS ad altra C

h. 7

BSS (WDS)

Ch.

14;

[D1]

62

[1] C

Strato fisicoStrato fisico

• Le procedure dello strato fisico sono raggruppate in dueblocchi:

PLCP (Ph sical La er Con ergence Proced re)– PLCP (Physical Layer Convergence Procedure):specifica come trasmettere efficacemente le MAC PDU sul mezzo fisicosul mezzo fisico

– PMD (Physical Medium Dependent):si stabiliscono le modalità di utilizzo del mezzo fisico in base alle sue caratteristiche

LLC Header LLC SDULLC PDU

FCSMAC SDUMAC HeaderMAC PDU

Ch.

7

PLCP SDUPLCP HeaderPLCP PreamblePLCP PDU

Ch.

14;

[D1]


[1] C

Strato Strato fisico fisico –– PLCPPLCP

• Il PLCP prevede due campi che precedono la trasmissionedella MAC PDU:

– PLCP Preamble:usato per la sincronizzazione in ricezione e lausato per la sincronizzazione in ricezione e lasegnalazione di inizio frame

– PLCP Headerspecifica i parametri usati nella trasmissione (es.,frequenza di cifra, lunghezza della PLCP SDU)

Ch.

7C

h. 1

4; [D

1]


[1] C

Strato Strato fisico fisico –– PMDPMD

• Il PMD specifica le caratteristiche del mezzo trasmissivo e lemodalità del suo utilizzo

Ch.

7C

h. 1

4; [D

1]


[1] C

PowerPower over Ethernet (over Ethernet (PoEPoE) 1/5) 1/5

Gli d d IEEE 802 3 f 2003 (P E P• Gli standard IEEE 802.3af-2003 (PoE, Power overEthernet) e IEEE 802.3at-2009 (PoE+, Power overEthernet +) offrono la possibilità di fornire alimentazioneEthernet +) offrono la possibilità di fornire alimentazioneelettrica ai dispositivi periferici usando il cavo Ethernet.

• PSE = Power-Sourcing Equipment– Endpoint PSE– Midspan PSE

• PD = Powered Device

PoE injector

• PD = Powered Device– Telefoni VoIP– Wireless access pointWireless access point– Webcam– Security camera



• Vantaggi– Riduce i costi di installazione

Eli i il bl d i di bi l i i– Elimina il problema dei disturbi elettrici– Permette di utilizzare un unico sistema UPS per tutto

l’impiantol impianto– I PD possono essere facilmente spostati ovunque vi sia

connettività Ethernet ed il loro posizionamento non èplimitato dalla disponibilità di prese per l’alimentazioneelettricaI di iti i ti tt ti d t– I dispositivi possono essere spenti o resettati da remoto

Svantaggi• Svantaggi– Surriscaldamento dei cavi



Property 802.3af (802.3at Type 1) 802.3at Type 2

Power available at PD 12.95 W 25.50 W

Maximum power delivered by PSE 15.40 W 34.20 W

Voltage range (at PSE) 44.0 – 57.0 V 50.0 – 57.0 VVoltage range (at PD) 37.0 – 57.0 V 42.5 – 57.0 VMaximum current 350 mA 600 mA per mode

Maximum cable resistance 20 Ω (Category 3) 12.5 Ω (Category 5)

Power management / allocation Three power class levels negotiated at initial connection (PD on/off)

Four power class levels negotiated at initial connection or 0.1 W steps negotiated continuously

Supported cabling Category 3 and Category 5 Category 5

Supported modes Mode A (endspan), Mode B (midspan) Mode A, Mode B

Mode A: data pairs, data lines (endspan)Mode B: spare pairs, unused pairs (endspan e midspan)



• Il PSE determina automaticamente, attraversoprocedure a livello fisico e datalink, se ildispositivo collegato è un PD o meno e, in casoaffermativo, ne effettua una classificazione

Class Usage Classificationcurrent [mA]

Power range[Watt] Class description

0 Default 0–4 0.44–12.94 Not Classified

1 Optional 9–12 0.44–3.84 Very Low power

2 Optional 17–20 3.84–6.49 Low power3 Optional 26–30 6.49–12.95 Mid power

4 Valid for 802.3at (Type 2) 36–44 12.95–25.50 High power

Ing. Maurizio Maggiora


(Mode A)

TESTI DI RIFERIMENTOTESTI DI RIFERIMENTO

[1] A. Pattavina, “Reti di Telecomunicazione,[1] A. Pattavina, Reti di Telecomunicazione, Networking e Internet, Seconda Edizione”, McGraw-Hill, 2007McGraw Hill, 2007


TESTI DI APPROFONDIMENTOTESTI DI APPROFONDIMENTO

[2] Behrouz A. Forouzan, “Reti di calcolatori eInternet” McGraw-Hill 2007Internet , McGraw-Hill, 2007

[3] J. F. Kurose, K. W. Ross, “Reti di Calcolatori e Internet Un approccio top down III ed ”e Internet, Un approccio top-down, III ed. , Pearson Education Italia, 2005

[4] J W l d P V i “Hi h P f[4] J. Walrand, P. Varaiya, “High-Performance Communication Networks- Second edition”, M K f P bli h 2000Morgan Kaufmann Publishers, 2000.

[5] S. Gai, P. L. Montessoro, P. Nicoletti, “Reti Locali, dal cablaggio all’internetworking”, Scuola Superiore G. Reiss Romoli, 1995.


TESTI DI APPROFONDIMENTOTESTI DI APPROFONDIMENTO

[6] B. A . Forouzan, “I protocolli TCP/IP”, McGraw-Hill, 2006

[7] F. Halsall, “Networking e Internet, V ed.”, Pearson Education Italia, 2006.Pearson Education Italia, 2006.

[8] Comer Douglas E., “Internetworking con TCP/IP vol 1 Principi protocolli eTCP/IP, vol. 1, Principi, protocolli e architetture”, Pearson Education Italia, 2006

[9] W R Ste ens “TCP/IP Ill strated Vol me[9] W. R. Stevens, “TCP/IP Illustrated, Volume 1”, Addison-Wesley, 1994.

[10] L. L. Peterson, B. S. Davie, “Computer Networks, III ed.”, Morgan Kauffmann Pub.,


2003.

Documents

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