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Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 1 RETI DI CALCOLATORI rucchio/Reti_Scano/

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Presentazione sul tema: "Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 1 RETI DI CALCOLATORI rucchio/Reti_Scano/"— Transcript della presentazione:

1 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 1 RETI DI CALCOLATORI rucchio/Reti_Scano/

2 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 2 Indice Canali trasmissivi e topologie di rete Architettura di rete –concetto di commutazione Tipi di trasmissione: –seriale/parallela –sincrona/asincrona LAN –Ethernet –IEEE Ripetitori Token ring

3 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 3 Punto punto Due soli nodi collegati agli estremi del canale lo utilizzano in modo paritetico A B

4 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 4 Multi punto Master Slave Più nodi collegati ad un unico canale: un nodo master gli altri slave

5 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 5 Broadcast Unico canale di comunicazione, condiviso da tutti i nodi Un pacchetto inviato da un nodo è ricevuto da tutti gli altri I pacchetti contengono l'indirizzo del nodo destinazione Sono tipicamente usati nelle LAN

6 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 6 Topologie: BUS

7 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 7 Topologie: stella (a)(b)

8 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 8 Topologie: anello

9 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 9 Architettura di rete End System Intermediate System

10 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 10 Architettura di rete ES (End System) –eseguono le applicazioni –sono detti anche host o end node –realizzano tutti i livelli OSI IS (Intermediate System) –instradano i messaggi sulla rete –sono detti anche router –realizzano solo i primi tre livelli OSI Nodo o Sistema –termine generico per ES e IS

11 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 11 Nodi intermedi Rete Data Link Fisico Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico Data Link Fisico Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico ROUTER

12 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 12 La commutazione Circuito –concepita per la telefonia Pacchetto –concepita per i dati

13 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 13 Commutazione di circuito A A D D B B C C I commutatori creano dei circuiti punto-punto

14 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 14 Commutazione di circuito Bassa utilizzazione del canale trasmissivo –il canale è occupato anche quando non si trasmette Canale di trasmissione dati trasparente La qualità del canale peggiora all'aumentare della distanza Fatturazione a tempo

15 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 15 Commutazione di pacchetto L'informazione è raggruppata in pacchetti. A D B C N3N4 N2N1 CCD CC DDDCA CC D B

16 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 16 Commutazione di pacchetto Indirizzo Mittente Indirizzo Destinatario DatiFCS Header Testa InfoTail Coda Packet Pacchetto FCS – Frame Check sequence

17 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 17 Commutazione di pacchetto Solo trasmissione digitale I pacchetti vengono instradati dagli IS I circuiti sono condivisi da tutti i nodi. –Miglior sfruttamento della capacità trasmissiva del canale La qualità della trasmissione non dipende dalla distanza Gli IS controllano e possono recuperare errori di trasmissione Tariffazione a volume

18 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 18 Trasmissioni seriali e parallele Bit 1 Bit 8 Parallela Seriale

19 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 19 Trasmissione seriale ASINCRONA –Ogni byte di informazione viene trasmesso separatamente dagli altri. Il clock di ricezione è solo nominalmente uguale a quello di trasmissione. SINCRONA –Le informazioni da trasmettere sono strutturate in trame. Il trasmettitore e il ricevitore sincronizzano i loro clock prima della trasmissione e li mantengono sincronizzati per tutta la durata della trama.

20 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 20 Trasmissione seriale asincrona LSBPMSB STOP BITS S LINE IDLE DA 5 A 8 BIT 1 CARATTERE S: Start Bit P: Parity Bit Stop Bits 1, 1.5, 2

21 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 21 Trasmissione seriale sincrona LSBMSB CARATTERE N MSBLSB CARATTERE N-1CARATTERE N+1 L'overhead di sincronizzazione è ridotto CLOCK

22 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 22 Clock e data encoding Nella trasmissione seriale occorre trasmettere sugli stessi fili dati e clock Esistono due tecniche: –Il clock è "miscelato" con i dati in fase di trasmissione ed estratto in ricezione –L'informazione da trasmettere è codificata in modo da avere un numero di transizioni sufficienti a mantenere trasmettitore e ricevitore sincronizzati

23 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 23 Bipolar encoding Ad un 1 corrisponde un impulso positivo, ad uno 0 un impulso negativo (RZ: Return to Zero) BIT da Trasmettere Bipolar Encoding Clock estratto BIT ricevuti

24 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 24 Phase encoding Codifiche Manchester: –il tempo di bit è diviso in due ed a metà vi è sempre una transizione Si tramettono clock e dati insieme, ma la banda è doppia

25 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 25 Codifiche Manchester BIT MANCHESTER ENCODING

26 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 26 LAN Rete a commutazione di pacchetto Reti Private Alte prestazioni Basso Costo Definizione IEEE 802: –È un sistema di comunicazione che permette ad apparecchiature indipendenti di comunicare tra di loro entro un'area delimitata utilizzando un canale fisico a velocità elevata e con basso tasso di errore.

27 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 27 LAN e OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico LAN WAN

28 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 28 Data link e LAN Le LAN sono reti di tipo broadcast in cui ogni stazione riceve i frame inviati da tutte le altre stazioni Il broadcast può essere realizzato sia con topologie broadcast quali il bus, sia con topologie punto a punto quali l'anello I canali trasmissivi sono sufficientemente affidabili e non è necessario in genere correggere gli errori a questo livello

29 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 29 Arbitraggio del canale Nelle LAN c’è un unico canale trasmissivo condiviso da tutte le stazioni Occorre avere un algoritmo per: –in trasmissione: determinare chi deve/può utilizzare il canale (MAC: Media Access Control) –in ricezione: discriminare quali messaggi sono destinati alla stazione tramite l’utilizzo di indirizzi

30 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 30 LAN Ethernet È una LAN concepita per topologie a bus Equidistribuzione della risorsa trasmissiva Protocollo non deterministico con tempo di attesa non limitato superiormente Velocità Trasmissiva: 10 Mb/s Throughput massimo: 4 Mb/s Arbitraggio del canale: tramite contesa

31 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 31 Listening before talking Ogni stazione che debba trasmettere ascolta il bus e trasmette solo se questo è libero Appena iniziata la trasmissione si può verificare una collisione a causa del tempo di propagazione del segnale non nullo

32 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 32 Listening while talking Per evidenziare l'esistenza di una collisione la stazione trasmittente ascolta il bus anche mentre trasmette In caso di collisione si sospende la trasmissione

33 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 33 Back-off In caso di collisione la stazione ripeterà il tentativo dopo un tempo casuale determinato da un algoritmo di back-off La trasmissione può essere ritentata al massimo 16 volte

34 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 34 IEEE 802 FDDI FDDI Logical Link Control ISO LIVELLO NETWORK LIVELLO DATA LINK LIVELLO FISICO LLC MAC CSMA/CD TOKEN BUS TOKEN RING Interfaccia unificata con il livello network Tecnologie trasmissive differenziate ISO ISO ISO ISO ISO 9314 (Local and Metropolitan Area Network)

35 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 35 IEEE 802 Il progetto IEEE 802 ha suddiviso il livello data link in due sottolivelli: –LLC: Logical Link Control. È l’interfaccia comune a tutte le LAN verso il livello network. –MAC: Media Access Control. È specifico per ogni LAN e risolve il problema della condivisione del mezzo trasmissivo

36 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 36 IEEE Topologia: bus Cablaggio: bus, stella Arbitraggio del canale trasmissivo: tramite contesa Tipologia del protocollo: non deterministico Velocità Trasmissiva: 10 Mb/s Throughput massimo: 4 Mb/s Evoluzione della rete Ethernet proposta da Digital, Intel, Xerox (DIX).

37 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 37 Sottolivello MAC Nelle LAN c’è un unico canale trasmissivo condiviso da tutte le stazioni Occorre avere un algoritmo per: –in trasmissione: determinare chi deve/può utilizzare il canale –in ricezione: discriminare quali messaggi sono destinati alla stazione tramite l’utilizzo di indirizzi

38 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 38 Pacchetto MAC LLC-DSAPLLC-SSAPCONTROLNPDU MAC-DSAPMAC-SSAPLLC PDUFCS MAC PDU LLC PDU Network PDU LIVELLO FISICO (es, coax + codice di Manchester) SSAP: Source Service Access Point DSAP: Destination Service Access Point

39 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 39 Indirizzi MAC Si compongono di due parti di 3 Byte: –I tre byte più significativi indicano il lotto di indirizzi acquistato dal costruttore della scheda, detto anche vendor code. –I tre meno significativi sono una numerazione progressiva decisa dal costruttore –Esempio: MAC address b-3c-07- 9a è una scheda prodotta da Digital in quanto il lotto b è stato acquistato da Digital

40 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 40 Ricezione Ogni scheda di rete, quando riceve un pacchetto, lo passa ai livelli superiori nei seguenti casi: –Broadcast: sempre –Single: se il DSAP è uguale a quello hardware della scheda (scritto in una ROM) o a quello caricato da software in un apposito buffer –Multicast: se è stato abilitato via software

41 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 41 Primitive di servizio LLC LAYER MAC LAYER CORRESPONDENT LLC LAYER MA.DATA.request MA.DATA.confirm MA.DATA.request MA.DATA.indication TIME MA.DATA.confirm (a) (b) (a)usato da (b)usato da 802.4, 802.5, FDDI

42 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 42 Il sottolivello LLC Definisce i protocolli usati per realizzare una o più connessioni logiche su di un singolo mezzo fisico LLC deve essere utilizzabile con uno qualunque dei MAC

43 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 43 Il sottolivello LLC Livello 3 OSI Livello 3 TCP/IP Altro livello 3 Sottolivello MAC Sottolivello LLC Scelta basata su LLC-DSAP

44 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 44 Servizi LLC LLC offre al Livello 3 i seguenti tipi di servizio: –Tipo 1: Unacknowledged Connectionless Service –Tipo 2: Connection Oriented Service –Tipo 3: Semireliable Service

45 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 45 Tipo 1 Servizio non connesso Non esiste un acknowledge (ACK) Se il messaggio è perso o rovinato dai disturbi non viene fatto nessun tentativo, a questo livello, di recuperare l'errore Nessuna procedura di controllo di flusso: le trame non sono numerate La trasmissione può essere punto-punto, multipunto o broadcast

46 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 46 Primitive LLC tipo 1 Questo servizio LLC è molto semplice e richiede solo due primitive: –L.DATA.request –L.DATA.indication USER LLC LAYER CORRESPONDENT USER L.DATA.request L.DATA.indication

47 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 47 Tipo 2 Servizio connesso E’ il servizio più sofisticato che il livello data link possa offrire al livello network Sorgente e destinazione aprono una connessione prima di trasferire i dati e la chiudono al termine

48 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 48 Tipo 2 I frame sono numerati e il livello 2 garantisce che: –ogni frame inviato sia ricevuto correttamente –ogni frame sia ricevuto esattamente solo una volta –tutti i frame siano ricevuti nell'ordine corretto Esistono meccanismi di controllo di flusso (flow control)

49 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 49 Primitive LLC tipo 2 Instaurazione della Connessione: –L.CONNECT.request –L.CONNECT.indication –L.CONNECT.confirm Trasferimento dei dati: –L.DATA_CONNECT.request –L.DATA_CONNECT.indication –L.DATA_CONNECT.confirm

50 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 50 Primitive LLC tipo 2 Chiusura della Connessione: –L.DISCONNECT.request –L.DISCONNECT.indication –L.DISCONNECT.confirm

51 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 51 IEEE 802 vs Ethernet LIVELLO NETWORK LIVELLO DATA LINK LIVELLO FISICO LLC MAC CSMA/CD Ethernet V 2.0 di: Digital, Intel, Xerox Standard ANSI/IEEE ed ISO/IEC ISO Logical Link Control ISO Ethernet versione ISO FDDI ISO 9314

52 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 52 Multiprotocollo in Ethernet LIVELLO 3 LIVELLO 2 LIVELLO 1 Ethernet V 2.0 COAX CABLE + Manchester DECNETTCP/IPIPX

53 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 53 Multiprotocollo in IEEE LIVELLO 3 LIVELLO 2 - LLC LIVELLO 2 - MAC LIVELLO 1 LLC IEE MAC IEEE BASE5 10BASE2 10BASET FOIRL (fibra) DECNET TCP/IP OSI 10BASEF

54 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 54 CSMA/CD CSMA/CD: Carrier Sense, Multiple Access with Collision Detection Protocollo semplice e totalmente distribuito Per garantire buone prestazioni (collisioni ridotte) bisogna non superare un carico: –medio del 30% (3Mb/s) –di picco del 60% (6Mb/s) Non avendo un ritardo massimo non è adatto ad applicazioni real-time (anche se è stato comunque usato in reti di fabbrica) È lo standard per LAN più diffuso quindi disponibilità di componenti a basso costo

55 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 55 Formato del pacchetto MAC PREAMBLESFDDSAPSSAPTYPEDATAFCSPAD da 0 a 1500 da 0 a 46 4 La lunghezza del PAD è scelta in modo che la lunghezza della trama MAC sia almeno 64 ottetti. OTTETTI PDU LLC SFD: Start Frame Delimiter

56 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 56 Round trip collision delay È il tempo massimo che può intercorrere tra quando una stazione trasmette il primo bit e quando percepisce una collisione A B Trasmissione da A a B Collisione da B ad A

57 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 57 Round trip collision delay È fissato dallo standard in 49.9  s La durata minima di un pacchetto è 51.2  s –512 bit - 64 byte Non vi è quindi ambiguità tra: –pacchetti –frammenti di collisione Il Round Trip Collision Delay pone limiti a: –Lunghezza minima dei pacchetti –Tempo massimo di propagazione sul cavo

58 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 58 Connessioni hardware Scheda di Rete Locale Rete locale Transceiver Transceiver Cable Il Transceiver contiene: Alimentatore Trasmettitore Ricevitore Circuito di Rilevazione delle Collisioni MAU Medium attachment unit DTE Data terminal equipment

59 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 59 MAU - DTE Il MAU effettua un test del circuito di rilevazione delle collisioni, alla fine di ogni trasmissione Il test prende i nomi di: –CPT (Collision Presence Test) –HeartBeat –SQE Test (Signal Quality Error Test) Il MAU invia il risultato di tale test al DTE sui fili del circuito di collisione

60 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 60 Differenze nelle trame PreambleSFDDSAPSSAPDataPADFCS 71662da 0 a 1500 da 0 a 46 4 Lunghezza compresa tra 64 e 1518 Ottetti PreambleSFDDSAPSSAPDataFCS 71662da 46 a 15004Ottetti Ethernet V.2.0 IEEE Length Type

61 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 61 Ripetitori Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico Ripetitore Stazione AStazione B

62 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 62 Ripetitori: funzionalità Amplificazione del segnale Simmetrizzazione del segnale Ritemporizzazione del segnale Ripetizione Rigenerazione del preambolo Rilevazione delle collisioni Generazione della sequenza di Jam

63 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 63 Ripetitori Un ripetitore introduce un ritardo pari a circa 500 m di cavo coassiale, oppure 50 bit, oppure 5  s Il ritardo introdotto diminuisce il diametro massimo della rete (fissato in circa 4200 m)

64 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 64 Token ring Caratteristiche principali: –Rete ad anello –Stazioni collegate punto-punto –Trasmissione su doppini –MAC a Token –Velocità 4 e 16 Mb/s

65 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 65 Anello Token e pacchetti Anello Unidirezionale

66 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 66 Caratteristiche La trasmissione è di tipo punto-punto unidirezionale tra due stazioni adiacenti: –Ogni stazione ripete/rigenera il segnale –Ogni pacchetto attraversa tutte le stazioni sino a tornare alla stazione mittente –L’effetto ottenuto è quello del broadcast

67 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 67 Multiprotocollo in IEEE LIVELLO 3 LIVELLO 2 - LLC LIVELLO 2 - MAC LIVELLO 1 LLC IEE MAC IEEE BASETFOIRL DECNET TCP/IP OSI

68 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 68 Formato del pacchetto SDAC da 21 a ottetti FCDASARIINFOFCSEDFS da 0 a 30 da 4 a SD: Starting Delimiter AC: Access Control ED: End Delimiter FC: Frame Control RI: Routing Information FS: Frame Status DA: Destination Address SA: Source Address

69 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 69 Arbitraggio tramite token La stazione mittente (A) aspetta il token (T) A trasforma il token nell’header del pacchetto (D) e trasmette i dati T D AC B D D AC B

70 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 70 Arbitraggio tramite token D DR T La stazione destinataria (C), oltre a ripetere il pacchetto, lo copia localmente La stazione mittente (A) toglie il pacchetto dall’anello e genera un nuovo token D AC B D AC B DR: Dati Ricevuti

71 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 71 Modalità di rilascio del token Normale –La stazione mittente rigenera il token solo dopo aver tolto il pacchetto dall’anello –Eventualmente trasmette dei bit di riempimento –Sull’anello è presente o un pacchetto o il token –Inefficiente per anelli lunghi operanti a 16Mb/s

72 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 72 Modalità di rilascio del token Early Token Release –La stazione mittente rigenera il token immediatamente dopo aver trasmesso il pacchetto –Sull’anello possono essere presenti il token e più pacchetti

73 Scano di Montiferro – Reti di Calcolatori 73 Token Holding Timer - THT Una stazione quando ha catturato il token può trasmettere uno o più pacchetti Non deve superare il valore impostato per il THT Il valore massimo di THT è di 8.9 ms


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