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Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 1 Reti locali e standard IEEE 802.3 reti locali, caratteristiche generalità del.

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1 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 1 Reti locali e standard IEEE reti locali, caratteristiche generalità del sottostrato MAC standard IEEE 802 standard Ethernet (IEEE 802.3) Indice

2 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 2 software di rete NIC software di rete NIC Reti locali software di rete NIC software di rete NIC software di rete NIC HUB sistema di cablaggio scheda di rete

3 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 3 Reti locali: caratteristiche supporti di trasmissione tecniche di trasmissione (in banda base, in larga banda, digitale su canale analogico) topologie di rete metodi di controllo degli accessi software di rete standard (IEEE 802)

4 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 4 Reti locali: supporti di trasmissione doppino ritorto (UTP) unshielded twisted pair Cat. 1sistemi di allarme e telefonia Cat. 2voce, seriale e dati a bassa velocità (LocalTalk 4 Mbps) Cat. 3dati (Ethernet 10 MBps, 10BaseT) Cat. 4dati (TokenRing 16 Mbps) Cat. 5dati (Fast Ethernet 100 Mbps) figure tratte da PC Professionale

5 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 5 Reti locali: supporti di trasmissione cavo coassiale (coax) interferenze e disturbi ridotti difficile da installare, ma supporta distanze maggiori cavo grosso (thick coax, 10BASE5) cavo sottile (thin coax, 10BASE2) connettore BNC figure tratte da PC Professionale

6 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 6 Reti locali: supporti di trasmissione fibra ottica (fiber) immune ai disturbi elettro- magnetici, alta capacità trasmissiva, bassa attenua- zione, difficoltà di installa- zione 1 2 c n2n2 n1n1 1 = angolo di incidenza 2 = angolo di rifrazione c = angolo critico figure tratte da PC Professionale

7 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 7 Reti locali: supporti di trasmissione multimodale step-index multimodale graded-index fibra mono- modale

8 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 8 Reti locali: supporti di trasmissione

9 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 9 Reti locali: tecniche di trasmissione trasmissione in banda base –i bit vengono associati ad impulsi –necessitano di ripetitori –capacità del canale non suddivisibile –flusso bidirezionale trasmissione in larga banda –analogica, mediante modulazione, monocanale e multicanale

10 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 10 Reti locali: codifiche Manchester differenziale

11 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 11 Reti locali: topologie di rete topologia fisica –dipende dal cablaggio e dai dispositivi utilizzati –bus, stella, anello a stella, ad albero topologia logica –dipende dal metodo con cui i nodi di elabora- zione si passano le informazioni

12 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 12 Reti locali: topologie di rete giunti a T terminatore facilmente espandibile cablaggio ridotto sensibile al guasto del cavo adatta ad am- bienti limitati std. Ethernet rete a bus (linear bus)

13 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 13 Reti locali: topologie di rete rete a stella (star) concentratore semplice da instal- lare e cablare insensibile al gua- sto di un satellite sensibile al guasto del concentratore più costoso e meno diffuso del bus

14 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 14 Reti locali: topologie di rete rete anello a stella (token ring) simile alla stella cablatura consistente sensibile al guasto del MAU meno diffuso del bus standard Token Ring MAU

15 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 15 Reti locali: topologie di rete rete ad albero rete a bus + rete a stella facilità di espansione, anche di blocchi connessione punto- punto tra host ed hub cablaggio abbastanza critico HUB backbone

16 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 16 Reti locali: controllo degli accessi accesso casuale –chi deve trasmettere aspetta che il mezzo si liberi, e poi prova (CSMA/CD) accesso distribuito –algoritmo distribuito tra tutti i nodi (CSMA/CA, Token Ring) accesso centralizzato –un solo sistema controlla tutti gli altri nodi (TDMA)

17 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 17 Reti locali: accesso casuale CSMA/CD, quando deve trasmettere: –Carrier Sense: controlla se il mezzo è attualmente in uso: in tal caso aspetta che si liberi –Multiple Access: il messaggio trasmesso arriva a tutti i nodi, che ne esaminano lindirizzo di destinazione, solo il destinatario lo mantiene –Collision Detect: in caso di collisione i nodi se ne accorgono, attendono un intervallo di tempo casuale e variante, e poi ricominciano

18 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 18 Reti locali: accesso distribuito CSMA/CA, quando deve trasmettere: –Carrier Sense: controlla se il mezzo è attualmente in uso: in tal caso aspetta che si liberi –Multiple Access: il messaggio trasmesso arriva a tutti i nodi, che ne esaminano lindirizzo di desti- nazione, solo il destinatario lo mantiene –Collision Avoidance: i nodi che vogliono trasmet- tere, attendono un intervallo di tempo prefissato, e se alla fine il mezzo è libero, lo usano

19 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 19 Reti locali: accesso distribuito Token ring, quando deve trasmettere: –le stazioni si passano un breve messaggio (token) –se il token arrivato è libero, chi lo riceve può occuparlo e accodarli il suo messaggio –il destinatario lo memorizza (gli altri lo passano) –il mittente, quando riceve il suo messaggio, lo elimina dalla rete, libera il token e lo passa al successivo

20 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 20 Reti locali: accesso centralizzato TDMA, quando deve trasmettere: –Time Division: lutilizzo del mezzo è suddiviso temporalmente, in tanti slot di tempo –Multiple Access: ad ogni sistema viene attribuito ciclicamente uno slot: per trasferire informazioni può utilizzare solo il suo slot; se un nodo non deve trasmettere, lo slot rimane vuoto

21 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 21 Reti locali: software di rete Sistema operativo di rete peer-to-peer –ogni sistema mette a disposizione le risorse desiderate (Windows 95/98, for Workgroups) –lento nel caso di risorse molto condivise –non cè un file server o un gestore centrale –costo iniziale molto contenuto, facilmente attivabile –manca un file server –sicurezza limitata

22 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 22 Reti locali: software di rete Sistema operativo di rete client/server –il server fornisce laccesso sicuro e protetto alle risorse, ed il N.O.S. garantisce la concorrenza e la trasparenza nellaccesso –vantaggi: centralità, scalabilità, flessibilità, interoperabilità, accessibilità –svantaggi: costo, manutenzione tecnica, guasti –server condiviso dallutente (Windows NT) –server dedicato (NetWare Novell)

23 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 23 Standard IEEE 802: generalità Sviluppato nei laboratori della Xerox negli anni 70 con il nome di standard Ethernet nell83 diventa uno standard: IEEE 802 copre i primi due livelli OSI, e distingue il livello 2 dipendente dal mezzo con quello indipendente

24 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 24 Standard IEEE 802: generalità LLC MAC 802/3 PHM 802/3 MAC 802/4 PHM 802/4 MAC 802/5 PHM 802/5 MAC 802/6 PHM 802/6 Livello 2 Livello 1 Ethernet Token bus Token ring DQDB

25 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 25 Standard IEEE 802: generalità : specifiche generali del progetto : Logical Link Control : CSMA/CD (Ethernet) : Token bus (LAN automazione ind.) : Token ring : DQDB (MAN)...

26 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 26 Standard IEEE 802: generalità dello strato MAC Media Access Control (o MultiAccess Control) regola la competizione per laccesso al mezzo metodi di allocazione statica (predefinita) –spreco di banda in assenza di trasmissione metodi di allocazione dinamica (in base alle esigenze) –protocolli a contesa, senza contesa ed a prenotazione

27 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 27 Generalità dello strato MAC protocollo a contesa ALOHA Le stazioni trasmettono quando ne hanno la necessità, e poi confrontano il trasmesso con il ricevuto in caso di collisione aspettano un po e poi riprovano

28 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 28 tutti i frame hanno la stessa dimensione, e quindi la loro durata di emissione è costante (FrameTime) N stazioni indipendenti che emettono mediamente K frame in un FrameTime, hanno un periodo di vulnerabilità che vale 2 FrameTime Detto S il traffico utile trasferito (throughput) e G il traffico totale (utile più ritrasmissioni) S = G e -2G throughput massimo = 0,184 per G = 0,5 Generalità dello strato MAC rendimento protocollo ALOHA

29 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 29 Generalità dello strato MAC Protocollo slotted ALOHA si divide il tempo in intervalli della dimensione di un FrameTime e le stazioni possono trasmettere solo allinizio dellintervallo il periodo di vulnerabilità si dimezza il traffico utile trasferito S ora vale S = G e -G throughput massimo = 0,368 per G = 1 (lefficienza è ancora molto bassa)

30 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 30 Generalità dello strato MAC Protocolli CSMA (1) nelle reti locali si può anche ascoltare prima di trasmettere, per ridurre notevolmente le collisioni Carrier Sense Multiple Access 1-persistent: ascolto il canale, se è occupato aspetto e poi trasmetto subito, se è libero trasmetto, se collido aspetto un tempo random (il ritardo di propagazione può indurre collisioni)

31 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 31 Generalità dello strato MAC Protocolli CSMA (2) non-persistent: ascolto il canale, se è occupato aspetto e poi trasmetto dopo un tempo random, se è libero trasmetto, se collido aspetto un tempo random (riduce ulteriormente le collisioni) p-persistent: (si applica a canali slotted) ascolto il canale, se è occupato aspetto il prossimo slot e poi riprovo, se è libero con probabilità (p) trasmetto, con probabilità (1-p) aspetto il prossimo slot, se collido aspetto un tempo random (si riduce lintervallo di vulnerabilità iniziale)

32 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 32 Generalità dello strato MAC Protocolli CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection quando la stazione si accorge (quasi subito) di aver colliso, interrompe la trasmissione lintervallo di vulnerabilità vale al massimo il dop- pio del tempo di propagazione da un estremo allalto AB T

33 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 33 Generalità dello strato MAC Protocolli per reti ad anello A B C D host interfaccia tratto punto-punto unidirezionale non ci sono collisioni fisiche, ma solo conflitti di accesso alla globalità della rete permette un accesso deterministico

34 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 34 Generalità dello strato MAC Protocolli per reti ad anello A D C B 1 2 NO A D C B 1 2 SI 4 3 ogni bit che arriva allinterfaccia viene letto, copiato in un buffer, analizzato e ritrasmesso dopo un bit-time

35 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 35 Generalità dello strato MAC Protocolli per reti ad anello si può determinare la massima attesa prima di poter trasmettere se tutte le stazioni devono trasmettere, lefficienza raggiunge il 100% se solo una deve trasmettere, lefficienza è inferiore rispetto al CSMA/CD

36 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 36 Generalità dello strato LLC rende indistinguibili ai livelli superiori i livelli MAC e fisico relativi a mezzi diversi, fornendo uninterfaccia unica se richiesto fornisce un servizio più affidabile del livello MAC (datagram, datagram confermato, collegamento affidabile e connesso) indirizzi LLC di un solo byte per specificare il protocollo che dovrà gestire il livello superiore

37 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 37 Ethernet (802.3) Protocollo CSMA/CD di tipo 1-persistent funzionanate a 10Mbps, derivato dallEthernet chi riscontra una collisione emette un disturbo (jamming) di 32 bit il tempo casuale per ritrasmettere è regolato dallalgoritmo binary backoff exponential

38 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 38 Struttura fisica della rete

39 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 39 massima estensione 10Base2 RIP segmento popolato max 30 nodi m segmento 0 nodi m segmento popolato max 30 nodi m RIP segmento popolato max 30 nodi m segmento 0 nodi m segmento 0 nodi m 5 segmenti - 4 ripetitori - 3 segmenti popolati

40 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 40 standard 10Base2 figure tratte da PC Professionale

41 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 41 massima estensione 10BaseT HUB uplink verso segmento popolato HUB ogni link punto-punto max 100 m 5 segmenti - 4 ripetitori - 3 segmenti popolati

42 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 42 10BaseT segmentata HUB dominio di collisione segmento a 10 Mbit condivisi HUB switch / BRIDGE dominio di collisione segmento a 10 Mbit condivisi

43 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 43 standard 10BaseT figure tratte da PC Professionale

44 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 44 massima estensione 100BaseTX HUB uplink 5 m o più segmento max 100 m dominio collisione max 205 m 3 segmenti - 2 ripetitori - 1 segmento popolato

45 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 45 struttura del frame preamblestart of frame destinazionesorgente lunghezza dati pad checksum

46 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 46 Fast Ethernet (803.2u) vi sono tre categorie, in base al mezzo: –100BaseT4 (4 doppini classe 3) –100BaseTX (2 doppini classe 5) la più diffusa –100BaseFX (fibra multimodale)

47 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 47 funzionamento del TRANSCEIVER TRANSmitter/reCEIVER converte i segnali digitali della porta AUI (Attachment Unit Interface) di una scheda di interfaccia Ethernet (NIC) nei segnali atti a pilotare uno specifico mezzo fisico (10Base2, 10Base5, 10BaseT, …)

48 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 48 funzionamento del REPEATER dispositivo usato per superare la lunghezza massima di un collegamento amplifica e rigenera il segnale ritrasmette anche le collisioni in 10Base2 max 186 m in 10Base2 max 2x186 m repeater

49 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 49 funzionamento dellHUB dispositivo che consente di cabla- re a stella una rete a bus: ripete il segnale proveniente da una sua porta in tutte le altre porte usato nelle reti 10BaseT e 100BaseTX permette linserimento o lesclu- sione a caldo di una stazione, e isola le stazioni guaste HUB

50 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 50 funzionamento dello SWITCH dispositivo che crea una connessione tra una porta entrante ed una uscente collega vari segmenti smistando selettiva- mente i pacchetti in transito riduce i domini di collisione ed aumenta la banda di ogni segmento

51 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 51 funzionamento dello SWITCH A A-27-4B A A A B switch hub segmento 1 segmento 2

52 Reti locali ed EthernetArchitettura degli elaboratori - Modulo B - A.Memo 52 funzionamento del BRIDGE A A-27-4B-01 hub A A-27-4B-1F bridge A-27-4B-3A A-27-4B-31 seg. 1 seg. 2


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