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Università degli Studi di Parma Reti Locali. LAN (Local Area Network) Rete di calcolatori Rete a commutazione di pacchetto; Reti Private; Alte prestazioni;

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1 Università degli Studi di Parma Reti Locali

2 LAN (Local Area Network) Rete di calcolatori Rete a commutazione di pacchetto; Reti Private; Alte prestazioni; Basso tasso di errore; Basso Costo. 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.

3 Cablaggio strutturato Il modello oggi universalmente accettato separa la fonia dai dati. Cablaggio Strutturato PABX FONIA Building Automation TD LAN

4 Le LAN e OSI Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico LAN WAN

5 Il Data Link nelle 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.

6 L’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; in ricezione: discriminare quali messaggi sono destinati alla stazione tramite l’utilizzo di indirizzi. Questo algoritmo viene indicato con il nome di Media Access Control (MAC).

7 Ethernet Rete Locale proposta da Digital, Intel, Xerox (DIX). È una LAN concepita per topologie a bus.

8 Caratteristiche di Ethernet Protocollo non deterministico con tempo di attesa non limitato superiormente le cui caratteristiche sono: topologia a bus; velocità trasmissiva inizialmente di 10 Mb/s; throughput massimo di 4 Mb/s; arbitraggio del canale tramite contesa; numero massimo di stazioni uguale a 1024.

9 Algoritmo di trasmissione di Ethernet Listening Before Talking: Ogni stazione che debba trasmettere ascolta il bus e trasmette solo se questo è libero. Listening While Talking: Appena iniziata la trasmissione si può verificare una collisione a causa del tempo di propagazione del segnale non nullo. Per evidenziare l'esistenza di una collisione la stazione trasmittente ascolta il bus anche mentre trasmette. In caso di collisione si sospende la trasmissione. 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.

10 Esempio di LAN Ethernet Calcolatore Scheda Ethernet Calcolatore Scheda Ethernet Calcolatore Scheda Ethernet Calcolatore Scheda Ethernet Ripetitore... Cavi Coassiali Transceiver Configurazione Osservabile fino alla Fine degli anni 90

11 IEEE 802

12 ISO/OSI, IEEE 802, EIA/TIA 568 Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico IEEE 802 WAN EIA/TIA 568 (*) (*) in futuro ISO/IEC PABXPABX......

13 Il progetto IEEE 802 (Local and Metropolitan Area Network) FDDI FDDI Logical Link Control ISO LIVELLO NETWORK LIVELLO DATA LINK LIVELLO FISICO LLC MAC CSMA/CD TOKEN BUS TOKEN RING DQDB Interfaccia unificata con il livello network Tecnologie trasmissive differenziate ISO ISO ISO ISO ISO 9314

14 IEEE IEEE è lo standard che contiene le specifiche generali del progetto 802. IEEE è uno standard composto da molte parti tra cui: Part A: Overview and Architecture; Part B: Addressing Internetworking and Network Management; Part D: MAC Bridges.

15 Il Data Link nelle LAN Le LAN sono reti di tipo broadcast in cui ogni stazione a livello data link riceve i frame inviati da tutte le altre stazioni. Il data link 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.

16 I Sottolivelli Per tener conto delle precedenti peculiarità il progetto IEEE 802 ha suddiviso il livello data link in due sottolivelli: LLC (Logical Link Control) è interfaccia comune a tutte le LAN verso il livello di rete. I servizi e i protocolli di questo sottolivello sono descritti nello standard IEEE MAC (Media Access Control) è specifico per ogni LAN e risolve il problema della condivisione del mezzo trasmissivo. Esistono vari tipi di MAC: ad allocazione di canale fissa o dinamica, deterministici o statistici, ecc.

17 IEEE (CSMA/CD) Topologia a bus. Cablaggio a bus o stella. Protocollo non deterministico basato su arbitraggio del canale trasmissivo tramite contesa. Velocità trasmissiva di 10 Mb/s. Throughput massimo di 4 Mb/s. Evoluzione della rete Ethernet proposta da Digital, Intel, Xerox (DIX).

18 IEEE (Token Bus) Topologia a bus. Cablaggio a bus. Protocollo deterministico basato su arbitraggio del canale trasmissivo tramite token. Velocità trasmissiva di 10 Mb/s. Throughput massimo di 8 Mb/s. Standard di rete utilizzato in ambito di fabbrica specialmente in relazione al MAP (Manufacturing Automation Protocol).

19 IEEE (Token Ring) Topologia a anello. Cablaggio a stella o doppio anello. Protocollo deterministico basato su arbitraggio del canale trasmissivo tramite token. Velocità trasmissiva da 4 o 16 Mb/s. Throughput massimo da 3 o 12 Mb/s. Evoluzione della rete Token Ring proposta da IBM in alternativa a Ethernet.

20 IEEE DQDB (Distributed Queue Dual Bus) Topologia a doppio bus. Cablaggio a doppio bus o doppio anello. Protocollo deterministico basato su arbitraggio del canale a prenotazione. Velocità trasmissiva sino a 155 Mb/s. Standard per reti metropolitane approvato anche in sede CCITT.

21 IEEE 802.3

22 È l'evoluzione della rete Ethernet creata da Digital, Intel e Xerox all’inizio degli anni ‘80. Nasce come un'architettura con topologia a bus su cavo coassiale di rame. È disponibile anche con topologie a stella, sia su rame sia su fibra ottica. La velocità trasmissiva è di 10Mb/s Oggigiorno con FastEthernet 100Mb/s IEEE è interoperabile con Ethernet.

23 IEEE e 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

24 CSMA/CD:Trasmissione senza collisione Fase 1 Ascolto Fase 2 Invio del messaggio Silenzio Parlo e ascolto! Messaggio Qualcuno sta parlando? Messaggio

25 CSMA/CD: Trasmissione con collisione Fase 1 Ascolto Fase 2 Invio del messaggio Silenzio Parlo e ascolto! Messaggio 1 Qualcuno sta parlando? Parlo e ascolto! Messaggio 2 Collisione Qualcuno sta parlando?

26 CSMA/CD: Back-Off L'algoritmo di back-off usato è il truncated binary exponential. La trasmissione può essere ritentata al massimo 16 volte. Una stazione attende un tempo T = s * r, dove: s è lo slot time (512 tempi di bit); r è scelto casualmente nell'intervallo [0, 2 k ] dove k è il minimo tra n e 10.

27 Caratteristiche 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.

28 Inter-Packet Gap min 9.6  s Pacchetto 1Pacchetto Pacchetto N

29 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

30 Roud Trip Collision Delay È fissato dallo standard in 49.9  s. La durata minima di un pacchetto è 51.2  s. La lunghezza minima di un pacchetto è di 512 bit (64 byte). Non vi è quindi ambiguità tra pacchetti e frammenti di collisione.

31 Ethernet o IEEE 802.3? IEEE Logical Link Control Livello Network Fisico Ethernet v.2.0 Fisico IEEE MAC Ethernet v.2.0 MAC IEEE 802.3

32 Livelli Fisici di IEEE IEEE supporta i seguenti livelli fisici: 10base5 - Coassiale, 500 m; 10base2 - Coassiale, 185 m; 10baseT - Doppino, 100 m; FOIRL - Fibra Ottica, 1000 m; 10baseF - Fibra Ottica, sino a 2000 m. IEEE Wi-Fi – campo elettromagnetico come livello fisico

33 10base5 STAZIONE TERMINATORE 50 ohm BARREL CONNECTOR CAVO TRANSCEIVER CAVO DROP CAVO AUI TRANSCEIVER Cavo Coassiale 50 ohm STAZIONE

34 10base5 Lunghezza massima cavo 500 m; Distanza minima tra i transceiver 2.5 m; Numero massimo di transceiver 100; Lunghezza massima transceiver cable 50 m; Minima velocità di propagazione 77%.

35 10base2 CAVO TRANSCEIVER o CAVO DROP o CAVO AUI Cavo ThinEthernet (RG58) Cavo thin Cavo "fine" Cavo Coassiale 50 ohm CONNETTORE A T Stazione con transceiver incorporato STAZIONE

36 10base2 Lunghezza massima del cavo 185m; Numero massimo di stazioni 30; Distanza minima tra le stazioni 0.5 m; Lunghezza massima transceiver cable 50 m; Transceiver connessi tagliando il cavo, "crimpando" i connettori e connettendo i due spezzoni con un T-connector; Costo cavo < 1000 lire/m; Minima velocità di propagazione 65 %.

37 10baseT Standard per su UTP (Unshielded Twisted Pair) concepito per applicazioni d'ufficio. Caratteristiche: utilizzo di UTP a basso costo; facilità di connettorizzazione (RJ45); prestazioni uguali a quelle del cavo thick (10Mb/s).

38 10baseT Standard di tipo punto a punto. Richiede l'adozione di centro stella attivi (repeater, HUB) per collegare le stazioni. HUB

39 10baseT Concepito per adattare a cablaggi strutturati (EIA/TIA 568) La lunghezza massima consigliata è 100 m (EIA/TIA 90m più i cavetti di patch). Cavo UTP 100  +/- 15 da 1 a 16 MHz: vengono usati: doppini 24 AWG (tipico); una connessione si basa su due doppini (due coppie), una per TX e una per RX. Velocità di propagazione minima 58.5%.

40 Presa Femmina da parete Spinotto (plug) maschio volante Connettori RJ45 a otto fili Connettori per 10baseT

41 10baseT: coppie utilizzate Vista frontale del connettore TD+ TD- RD+ Non Utilizzato RD- Non Utilizzato -Le coppie usate sono la 2 e la 3 secondo lo standard EIA/TIA 568 -Le coppie 1 e 4 sono inutilizzate Jack Position

42 10baseT: Funzione di Crossover MAU CABLE La funzione di crossover può essere implementata automaticamente nel MAU

43 10baseT: Funzionalità Trasmissione: il Media Attachment Unit MAU trasferisce i dati dal DTE al TP. Se non vi è nulla da trasmettere, trasmette sulla coppia TX un segnale di idle (TP_IDLE). Ricezione: il MAU trasferisce i dati dal TP al DTE. Loopback: il MAU rinvia al DTE una copia dei segnali trasmessi, quando sta trasmettendo e non sta ricevendo. SQE Test (HeartBeat): è implementata secondo lo standard IEEE

44 10baseT: Funzionalità Rilevazione delle collisioni: il MAU rileva una collisione quando riceve simultaneamente dati dalla coppia Rx e dal DTE. Jabber: il MAU interrompe le trasmissioni quando eccedono la lunghezza massima consentita. Link Integrity Test: se un MAU non riceve dal TP nè pacchetti, nè segnali di TP_idle, entra in uno stato di Link Test Fail.

45 Dominio di Collisione Una collisione ha luogo se due o più stazioni sono nello stesso dominio di collisione e trasmettono contemporaneamente. Le stazioni separate da ripetitori sono nello stesso dominio di collisione. Le stazioni separate da bridge non sono nello stesso collision domain. I concentratori (HUB) si comportano normalmente come ripetitori, anche se è possibile inserire schede bridge.

46 Fast Ethernet 100baseT È un evoluzione di ethernet e in particolare di IEEE baseT che porta la velocità massima a 100Mb/s. Usa una topologia a stella con centro stella attivo rappresentato da un HUB. Utilizza come mezzi trasmissivi doppini UTP STP e fibra ottica. Lunghezza massima consigliata cavi 100 m. L’aumento di prestazioni è stato ottenuto: riducendo il tempo di trasmissione di un bit a un decimo di quello di Ethernet, e modificando il metodo di codifica.

47 Hub Coppie separate per transmettere e ricevere Il ripetitore nell’ HUB ritrasmette il segnale ricevuto su qualunque coppia di ingresso su tutte le coppie di uscita In pratica l’ HUB emula un canale di broadcast con le collisioni rilevate dai nodi riceventi.

48

49 (a) (b) High-Speed Backplane or Interconnection fabric Single collision domain Figure 6.56 Twisted Pair Ethernet hub switch

50 Switched Ethernet * Idea di base: migliorare il concetto di Hub Lo switch apprende le posizioni delle destinazioni memorizzando in una tabella dinamica le porte dell’indirizzo sorgente associato Lo switch può non dovere trasmettere in broadcast a tutte le porte di uscita. Può essere in grado di inviare la trama alla sola porta di destinazione  grosso vantaggio prestazionale rispetto all’HUB, se più transferimenti di trame possono attraversare concorrentemente lo switch.

51 Switched Ethernet Vantaggio se il bus interno dello switch può trasferire più di una trama in parallelo (linee separata per nodo/porta). In questo schema le collisioni sono ancora possibili quando due trame che arrivano contemporanemente sono destinati allo stesso nodo/ Ogni trasmissione parallela può avvenire alla massima velocità (10 o 100 Mb/s)

52 Switched Ethernet Hub Poichè I server sono spesso utilizzati da clienti multipli, si può utilizzare uno switching hub con una porta che opera ad una velocità maggiore delle altre porte  Occorre una bufferizzazione interna per gestire la differenza di velocità tra le porte. Puo essere ulteriormente migliorato con la trasmissione full-duplex.

53 Internetworking

54 Bridge, Router, Brouter e Gateway servono ad interconnettere reti diverse. L’interconnessione può avvenire su base locale o remota. Si collocano a livelli diversi del modello di riferimento OSI: I Bridge a livello 2; I Router e Brouter a livello 3; I Gateway a livello 7.

55 Differenze I Bridge: hanno algoritmi di instradamento molto semplici; si utilizzano normalmente per interconnessioni locali. I Router: hanno algoritmi di instradamento sofisticati; si utilizzano normalmente per interconnessioni geografiche. I Brouter: Per ogni protocollo è possibile definirne il funzionamento come: Router (solo per i protocolli di cui implementano l'algoritmo di routing); Bridge. I Gateway: si utilizzano per interconnettere architetture di rete diverse (es. SNA e TCP/IP).

56 BRIDGE Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico Data Link Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico Data Link Fisico BRIDGE Porta A LAN #1 Porta B LAN #2 Forwarding Data Base Bridge Processing

57 Bridge: Instradamento I bridge calcolano tabelle di instradamento usando un algoritmo molto semplice che funziona solo su reti con topologia ad albero. I bridge per operare su topologie magliate devono riportarle ad albero, eliminando i cammini eccedenti tramite un algoritmo di spanning tree. L’algoritmo di spanning tree opera periodicamente e in presenza di guasti riattiva automaticamente cammini precedentemente eliminati.

58 Transparent Bridge I transparent bridge non richiedono alcuna modifica del software di rete degli end node. I transparent bridge svolgono tre funzioni base: Ritrasmissione di pacchetti; Apprendimento di stazioni; Risoluzione di possibili maglie partecipando all'algoritmo di spanning tree.

59 Bridge Forwarding Destination found in forwarding data base ? Direction equal to port x ? Forward Frame to correct LAN Forward Frame in all LAN except X Count frame discarted Y N Y N Begin Frame received without error on port x

60 Bridge Learning Update direction and timer Add Source to DB with timer and direction N Y Finished From Bridge forwarding Source found in forwarding data base ?

61 Algoritmo di Spanning Tree Lo Spanning Tree (IEEE 802.1D) trasforma dinamicamente (periodicamente) una topologia qualsiasi in un albero. L’algoritmo opera nei seguenti passi: Root Bridge selection; Root Port selection; Designated/Blocking Port selection. Root Bridge selection Ogni bridge è caratterizzato da una root priority e da un indirizzo MAC (quello di una delle sue porte). É designato root bridge quello che ha root priority minore. In caso di parità quello che ha indirizzo MAC minore. Inizialmente ogni bridge assume di essere root ed invia le BPDU (Configuration Message). Quando un bridge riceve una BPDU con priority minore assume che il bridge mittente sia il root bridge. Solo il root-bridge continua a originare le BPDU.

62 Algoritmo di Spanning Tree Root Port selection Per ogni non-root bridge si identifica la root port, cioè la porta che ha il cammino di costo minimo con il root bridge. I costi sono associati alle porte. I costi dei cammini sono propagati tramite le BPDU originate dal root bridge. Designated/Blocking Port selection Qualora più porte non root siano collegate sulla stessa LAN solo quella con costo di percorso minore rimane attiva (forwarding), le altre vanno in blocking state.

63 Source Routing I Bridge Source Routing sono non trasparenti: derivati da Token Ring; non hanno tabelle di instradamento locali; necessitano di tabelle di instradamento sui nodi della LAN e quindi una modifica del software di rete. La stazione mittente determina a priori l'instradamento del messaggio includendolo in ogni pacchetto. L'instradamento è espresso come una serie di identificatori di anello e di bridge. Quando una stazione vuole “imparare” l'instradamento verso un'altra stazione invia un pacchetto di route location a cui il destinatario risponde. Il meccanismo ammette sino a 8 bridge in cascata.

64 Source Routing Campo opzionale RI (Routing Info) nel pacchetto MAC posto dopo i due indirizzi. Per indicare la presenza o l'assenza del campo RI si usa il primo bit a 1 del source address. Il primo bit a 1 ha normalmente il significato di indirizzo di multicast, cosa impossibile per un source address. DESTINATION ADDRESS SOURCE ADDRESS ROUTING INFO

65 Routing Info É composto da un campo RC (Route Control) e n campi SN (Segment Number o Route Designator) con 0 <= n <= 8. RC contiene varie informazioni quali: Valore di n; Direzione (da source a destination o viceversa); Broadcast: pacchetto destinato a tutti i ring. Esempio con n = 3. ROUTE CONTROL SEGMENT NUMBER 1 SEGMENT NUMBER 2 SEGMENT NUMBER 3

66 Segment Number É un campo di 16 bit diviso in: 12 bit di RN (Ring Number); 4 bit di BN (Bridge Number). RN è assegnato dal network manager diverso per ogni ring. BN serve per discriminare tra bridge paralleli. R1R2 B1 B2

67 Translating Bridge I Bridge conformi a IEEE 802.1D devono essere translating, cioè tradurre la busta di livello 2 ricevuta da una LAN nella busta di livello 2 da trasmettersi nell'altra LAN. Questo è critico quando si utilizzano bridge per interconnettere LAN di tipo diverso (es: con 802.5) con lunghezza massima dei pacchetti diversa. La frammentazione dei messaggi è un compito tipico del livello 3.

68 Frammentazione I problemi si verificano principalmente passando da o FDDI a 802.3: ha un pacchetto max 1500 byte; ha un pacchetto max byte; FDDI ha un pacchetto max 4500 byte. Ci sono protocolli quali il DECNET che non hanno questo problema in quanto non generano messaggi di lunghezza superiore a quella di Altri, quali Il TCP/IP, devono realizzare la frammentazione a livello di bridge.

69 Filtri Quasi tutti i bridge hanno la capacità di filtrare il traffico in base al contenuto del pacchetto. I campi usati per il filtraggio sono: Indirizzo sorgente; Indirizzo destinatario; Protocol Type. I filtri possono essere: esclusivi; inclusivi.

70 Prestazioni di un Bridge Un bridge è caratterizzato da due parametri: il numero di pacchetti/secondo che può ricevere e processare; il numero di pacchetti/secondo che può inoltrare. In generale il primo numero è maggiore del secondo (si pensi a un bridge FDDI-802.3). Si parla di bridge full-speed quando questi due numeri sono uguali al massimo traffico teorico ricevibile contemporaneamente da tutte le porte.

71 Bridge Remoti I bridge possono essere utilizzati per collegare reti geografiche utilizzando: fibra ottica (sino a 40Km nel caso FDDI); linee telefoniche con velocità maggiori o uguali a 64kb/s ; fasci di microonde (difficile in Italia) sino a 10km; raggi laser (difficile in Italia del Nord) sino a 2km; reti veloci a commutazione di pacchetto: frame relay, SMDS, ATM. Vengono spesso utilizzati in luogo dei router: Sono trasparenti a tutti i protocolli (anche a quelli senza un livello 3!). Rispetto ai router: Non gestiscono topologie di complessità molto elevata; Non confinano i messaggi di multicast/broadcast; Non offrono il bilanciamento ottimale del traffico su rete geografica; Non gestiscono algoritmi sofisticati per uso di più link in parallelo.

72 Rete Data Link Fisico ROUTER Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico Data Link Fisico Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Data Link Fisico ROUTER

73 Router: caratteristiche Sono gli oggetti teoricamente più adeguati ad interconnettere LAN. Lavorano a Livello 3 (Network) del modello OSI. Sono limitati ad un solo o a pochi protocolli. Sono adeguati a gestire topologie anche molto complesse. Funzionano bene anche con linee lente. Utilizzano tutte le linee a disposizione nella rete. Non trasmettono il traffico di broadcast di livello 2 sulle linee. Permettono un routing di tipo gerarchico suddividendo la rete in aree.

74 Protocolli di livello network IP: appartiene allo standard TCP/IP; adottato nella rete Internet; riscuote i maggiori consensi. IS-IS Intermediate System to IS: è il protocollo standardizzato da OSI; è usato in Decnet fase V. Decnet fase IV: protocollo proprietario Digital; usato dall'omonima rete. SNA Systems Network Architecture protocollo proprietario IBM usato dall’omonima rete

75 XNS protocollo proprietario Xerox usato dall’omonima rete usato dalle prime reti di PC AppleTalk protocollo sviluppato dalla Apple per le reti di Macintosh IPX: protocollo sviluppato da Novell derivandolo da XNS; usato come protocollo di default nelle reti Novell Netware (3.11, 3.12, 4.0, Lite). NETBEUI; protocollo di default nelle reti di PC IBM; protocollo di default nelle reti Microsoft Lan Manager (Windows NT, Windows for Workgroup). Protocolli di livello network

76 Il livello Network Instrada i messaggi sulla rete. Provvedere a trovare instradamenti alternativi in caso di guasti. È molto sviluppato sugli IS (Intermediate System), meno sugli ES (End System). Può fornire sia servizi non connessi sia servizi connessi: Servizi connessi (CONS: Connection Oriented Services). Il CCITT e le PTT li implementano in reti dati a pacchetto quali quelle conformi al protocollo X.25 (ISO 8208), anche per ragioni di tariffazione a volume. Servizi non connessi (CLNS: Connectionless Services) o datagram. Sono adottati nelle reti proprietarie quali DECNET e TCP/IP e anche nelle reti OSI (ISO 8473).

77 End System ES ed Intermediate System IS ES realizzano tutti i sette livelli OSI ES è il termine ISO per “End Node”; DTE usato in X.25; Host usato in IP IS realizzano tipicamente fino al terzo livello OSI Tra due ES possono esserci diversi altri nodi che agiscono da intermediari e svolgono funzioni di instradamento; sono detti Intermediate System IS o router

78 Servizi Offerti CaratteristicaCONSCLNS ConnessioneRichiestaNon possibile IndirizziIn fase di conness.In ogni pacchetto Ordine dei pacchettiGarantitoNon garantito Controllo di ErroreA livello Networka Livello Transport Controllo di FlussoFornito Non Fornito Negoz. ParametriSìNo ID di connessioneSìNo CaratteristicaCONSCLNS ConnessioneRichiestaNon possibile IndirizziIn fase di conness.In ogni pacchetto Ordine dei pacchettiGarantitoNon garantito Controllo di ErroreA livello Networka Livello Transport Controllo di FlussoFornito Non Fornito Negoz. ParametriSìNo ID di connessioneSìNo

79 Multiprotocol Router FDDI LAN #1LAN #2WAN #1WAN #2 Algoritmo di calcolo della tabella di instradamento DECNET Processo di forwarding Tabella di instradamento Algoritmo di calcolo della tabella di instradamento TCP/IP Processo di forwarding Tabella di instradamento Algoritmo di calcolo della tabella di instradamento OSI Processo di forwarding Tabella di instradamento

80 Router e Bridge a confronto Indirizzamento: I router sono indirizzati esplicitamente, la presenza dei bridge (non source- routing) è ignorata dai nodi. Instradamento: I router usano molti tipi di informazioni, i bridge solo gli indirizzi di mittente e destinatario di livello 2. Buste: I router operano sulle buste di livello 3 e possono frammentare i messaggi per adattarli a reti con diverse lunghezze dei pacchetti (ethernet, token-ring,...). I bridge non toccano mai il campo dati. Forwarding: I router inviano i messaggi cambiando gli indirizzi di livello 2. I bridge no. Priority: I router possono differenziare i messaggi per priorità. Security: In generale i router sono più sicuri poiché utilizzano più l'informazione.

81 Tecniche di instradamento Variano in funzione dell’architettura di rete. Esistono tre tecniche principali: Routing by network address Label swapping Source Routing Routing by network address Mittente e Destinatario del pacchetto vengono specificati scrivendo nel pacchetto di livello 3 il loro indirizzo. Gli IS usano l’indirizzo di mittente come chiave di accesso alla tabella di instradamento. Tecnica usata in IP, Decnet e OSI. Source routing.

82 Tecniche di instradamento Label swapping Generalmente usata nei protocolli connessi. L’instradamento viene deciso in fase di connessione ed identificato da una label. La label viene inserita nel pacchetto di livello 3 invece degli indirizzi. Ogni IS utilizza la label come chiave di accesso alla tabella di instradamento e la sostituisce con una nuova label. Adottata da APPN Advanced Peer-toPeer Networking e ATM. Source Routing L’instradamento viene deciso dalla stazione mittente. È una tecnica simile a quella usata nei bridge token ring. È impiegata in APPN+/HPR.

83 Architetture di rete User Netw. Appl. Session End to End Routing Data Link Physical Transaction Service Transaction Service Presentation Service Presentation Service Data Flow Data Flow Trans. Control Trans. Control Application Service Application Presentation Session Transport Network Data Link Physical Internetwork Network Mana. Servi. Mana. Servi. Virtual Route Explicit Route Transm. Group Data Link Physical path control half session Le varie architetture di rete sono tra loro incompatibili a livello network Decnet IVOSITCP/IPSNA

84 Indirizzi L’indirizzo di livello 2 MAC serve a discriminare il destinatario finale di un pacchetto nell’ambito di una LAN. L’indirizzo di livello 3 serve invece ad identificare il destinatario finale del pacchetto nell’ambito dell’intera rete. Un indirizzo MAC per ogni scheda di LAN. Un indirizzo di livello 3 per ogni nodo di rete (eccetto il TCP/IP che ha un indirizzo di livello 3 per ogni scheda di rete).

85 ES B invia un pacchetto all’ES A Quattro fasi e tre diversi pacchetti (a), (b), (c) 1) B genera un pacchetto di Liv3 con L3-DSAP=A e L3-SSAP=B ; B verifica che A non è sulla stessa LAN e quindi invia il messaggio a R2 specificando L2- DSAP=R2 e L2-SSAP=B (a) 2) R2 (IS) riceve il pacchetto (a) e lo instrada sul CDN senza Liv2 perché il collegamento è punto-punto (b) 3) R1 (IS) riceve il pacchetto (b) e lo invia sulla LAN indicando L2-DSAP=A (ottenuto mediante ARP da L3-DSAP) e L2-SSAP=R1 (c) 4) A riceve il pacchetto (c) e lo rende disponibile al proprio livello 3 Source/Destination Service Access Point SSAP DSAP Content Delivery Network CDN

86 Calcolo delle tabelle di instradamento Tabella di instradamento Algoritmo di calcolo della tabella di instradamento Processo di Instradamento LANWAN ARCHITETTURA ROUTER

87 Tabelle di instradamento Il livello network per instradare i pacchetti si basa sull'indirizzo del destinatario finale e su tabelle di instradamento presenti negli IS. Le tabelle di instradamento possono essere scritte manualmente o calcolate da algoritmi che imparano la topologia della rete e si adattano ai suoi cambiamenti. Solo gli IS sono tipicamente sede di tabelle di instradamento.

88 Scelta dell'Algoritmo Non semplice: più criteri di ottimalità spesso contrastanti. Ad esempio: minimizzare il ritardo medio di ogni pacchetto, massimizzare l'utilizzo delle linee. Complicata dalla presenza di un elevato numero di nodi collegati con una topologia qualsiasi. Algoritmi troppo complessi, operanti su reti molto grandi, potrebbero richiedere tempi di calcolo inaccettabili.


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