Reti di calcolatore e Applicazioni Telematiche – Il progetto IEEE 802 Lezioni di supporto al corso teledidattico E.Mumolo. DEEI mumolo@units.it 1

Standardizzazione delle reti locali: comitato IEEE 802 RETE 802.1 Network architecture management 802.2 LLC Logical link control DATA LINK MAC 802.3 802.4 802.5 802.6 802.7 Token bus Token ring Banda larga MAN CSMA/CD FISICO

Le Primitive LLC Il sottolivello LLC prevede due modi di funzionamento: connectionless Solo trasferimento dati connection oriented Apertura e chiusura di una connessione Controllo di errore Controllo di flusso Controllo della sequenza

Le Primitive MAC Risolve il problema della condivisione del mezzo trasmissivo A livello MAC si trasferiscono solo singole unità dati. Viene attivata una primitiva di conferma per indicare l’avvenuta trasmissione di dati. Se una entità del livello MAC non riesce a trasmettere una PDU avvisa l’entità del livello LLC corrispondente che agirà sulla base della classe di servizio richiesta dal livello ancora superiore.

Sommario delle funzioni Gestione connessione Controllo flusso Rilevazione errori Recupero da errori Chiusura connessione Livelli superiori LLC DATI Controllo accesso Algoritmo d’accesso MAC Gestione caratteristiche Elettriche Meccaniche Codifica bit Ascolto canale Rilevazioni collisioni Fisico

Lo standard 802.3 Topologia: two-way bus Protocollo ad accesso casuale Bit rate: 10 Mbit/s Protocollo MAC di tipo CSMA/CD Carrier Sensing Multiple Access with Collision Detection Protocollo ad accesso casuale

CSMA/CD Carrier sensing: Multiple access: Collision detection: ogni stazione che debba trasmettere ascolta il bus e trasmette solo se è libero Multiple access: una volta iniziata la trasmissione i dati inviati da una stazione possono collidere con quelli di un’altra questo avviene a causa del ritardo di propagazione non nullo Collision detection: Una stazione è in grado di rilevare l’avvenuta collisione rimanendo ‘in ascolto’ sul mezzo In caso di collisione: si ferma subito la trasmissione si invia una particolare sequenza di bits (jamming) per informare tutte le altre stazioni dell’avvenuta collisione

Frame 802.3 Preambolo: inizio messaggio (sincronizza il clock)‏ SFD: Starting Frame Delimiter con violazione del codice Dadd, Sadd: indirizzi sorgente, destinazione di 48 bit Lenght: lunghezza dati Data: dati PAD: riempimento FCS: Frame Check Sequence, controllo errori

Indirizzi MAC Indirizzi di 6 byte (ottetti)‏ Primi 2 bit: 00 singolo sistema, ind. locale 01 singolo sistema, ind. universale 10 gruppo di sistemi, ind. locale 11 gruppo di sistemi, ind. universale Assegnati al costruttore numerazione interna 3 byte 3 byte

Tipi di indirizzi MAC Tre tipi: Single (singolo sistema)‏ Multicast (gruppo di sistemi)‏ Broadcast (tutti I sistemi)‏ Indirizzi broadcast: tipo particolare di multicast FF-FF-FF-FF-FF-FF broadcast 03-00-00-20-00-00 individual local 01-00-E5-7F-00-02 multicast universal 08-00-2B-3C-56-FE individual universal

Alla ricezione di un pacchetto... Prima di essere inviato al livello LLC Verifica dimensioni Analisi indirizzo MAC: Indirizzo broadcast pacchetto passato a LLC Indirizzo single pacchetto passato solo se l'indirizzo corrisponde a quello MAC della scheda Multicast si verifica se la scheda appartiene al gruppo indirizzato

Ethernet Standard precedente a 802.3 Simile a 802.3 e può coesistere Frame: Diversità nei campi length e type entrambi di 2 byte Valori ammissibili disgiunti: length ∈ [0 - 1500]; type > 1500

Differenza tra ethernet e 802.3

ETHERNET: parametri principali Slot time (Tempo base di attesa prima di una ritrasmissione): 512 bit (51.2s)‏ Inter frame spacing (distanza minima fra due pacchetti): 9.6 Attempt limit (max numero di tentativi di ritrasmissione): 16 Back-off limit (numero di tentativi dopo il quale non aumenta più la casualità del back-off): 10 Jam size (lunghezza della sequenza di jam): 32 to 48 bit Max frame size: 1518 bytes Min frame size: 64 bytes Address size: 48 bit

Back off La collisione non è un errore di trasmissione ma è il modo per gestire l’accesso multiplo ed è quindi inevitabile In caso di collisione la stazione ritenterà la trasmissione avvenuta una collisione si può ritentare dopo un tempo T detto intervallo di back off n è il numero di tenativi di trasmissione effettuato e n ≤ 16 Il tempo T viene determinato come segue: T = r τ Al n-esimo tentativo il numero di tempi base da attendere r è scelto casulamente nell’intervallo 0 ≤ r < 2k dove k = min(n,10)‏ τ è il tempo necessario per la trasmissione di uno slot time (512 bit)‏

Metodo d’accesso si no no si si no no no si si Crea la frame ricezione Occupato? Occupato? si no no Trasmetti e ascolta Frame corta? si si Collisione? JAM Mio indir.? Conta collisioni no no Fine frame? no Limite? backoff Parità? si Trasm. ok si Corretto Errore Esci Esci

Richiami: velocità di propagazione e bit rate Definizioni: L = lunghezza frame in bit [b] d = massima distanza tra due stazioni della LAN [m] R = velocità di trasmissione [b/s] v = velocità di propagazione [m/s] R = bit per secondo = bitrate [b/s] Durata di 1 bit in secondi = 1/R es. Se bitrate = 10Mbps -> 1/10·106=0.1 s Larghezza di 1 bit in metri = v · durata di 1 bit = v/R es. R=10Mbps e vel.prop. = 200·106 m/s -> 20metri

Richiami: velocità di propagazione e bit rate Tempo di trasmissione per L bit=L/R Numero di bit su una tratta di d metri=d/lunghezza bit=dR/v es. R=10Mbps, v=200·106 m/s e d=1000m: n.bit=1000·10·106/200·106=50 Tempo di trasmissione di n bit=n/bitrate es. Se bitrate=10Mbps e n=1000 bit : tempo=1000/10Mbps=10-4=0,1 ms Tempo di propagazione di 1 bit per d metri = d/v Numero di frame presenti sulla LAN=(dR/v)L=dR/vL

Round trip delay (RTT)‏ Pacchetto parte all’istante 0 Collisione torna al tempo 2 Collisione al tempo  Durata minima pacchetto = 512bit (51,2 s)‏ RTT = 51,2 s (altrimenti non 'sente' la collisione)‏ =25,6 s distanza massima = 200 106 25,610-6 = 5120 metri

Round trip delay E’ il tempo necessario ai dati per andare e tornare fra due stazioni Ethernet pone un limite al massimo Round Trip Delay che deve essere minore di 43.68 μs Sulla base del massimo Round trip delay si deve dimensionare la rete Esistono vincoli sulla lunghezza massima dei cavi

IEEE 802.4 Le stazioni sono ordinate secondo il MAC address Viene passato un gettone dalla più alta alla più bassa Quando una stazione cattura un tokern libero, può impegnarlo per un tempo 'Token Hold Time' (tempo di trasmissione)‏ Se una stazione non deve trasmettere passa il token al vicino Supporta 6 livelli di priorità

IEEE 802.4 (TOKEN BUS ) cavo Token

IEEE 802.5 (TOKEN RING ) Sviluppato dai laboratori IBM nel 1976 Topologia: logicamente un anello ma fisicamente una stella con cavi STP 1 Bit rate: 16 Mbit/s In 1982 IEEE costituisce il comitato 802.5 che standardizza il Token Ring per i livelli fisico e MAC Nel 1993 IEEE produce un documento per l’impiego dei cavi UTP (Unshielded Twisted Pairdoppino non schermato)‏

IEEE 802.5 (TOKEN RING ) Protocollo controllato in cui non si possono verificare collisioni Token (diritto alla trasmissione): realizzato mediante una trama che gira continuamente sulla linea Accesso al mezzo: accede al mezzo condiviso chi e' in possesso del token la stazione che vuole trasmettere attende che passi un token libero, lo occupa e vi appende le informazioni in coda. Tempo di accesso: tempo che la stazione deve attendere per vedere il token libero Tempo di latenza: tempo che impiega un bit a fare un giro completo dell'anello La stazione può trasmettere 1 o + pacchetti in base alla loro lunghezza e al parametro THT (Time Hoding Token)‏

IEEE 802.5 (TOKEN RING ) Starting Delimiter (SD): identifica l’inizio del pacchetto e del token Access Control (AC): contiene informazioni d’accesso Frame Control (FC): definisce il contenuto del pacchetto (trama MAC o pacchetto contenente LLC-PDU)‏ Frame Checking Sequence (FCS): contiene il CRC per il controllo d’errore Ending Delimiter (ED): indica la fine del pacchetto Frame Status (FS): contiene i bit address-recognized (A) e framecopied (C)‏

Principio di Funzionamento di 802.5 Token A C A C frame B B A vuole inviare una frame a C : aspetta un token libero, lo cattura e lo trasforma in frame A trasmette la frame lungo l'anello: C copia la frame e la ritrasmette D D frame A C A C Token B B A aspetta “Start of Frame” ma non ripete la frame, rimuovendola A trasmette l'ultimo bit della frame. A questo punto genera il token

Efficienza della rete In un sistema ideale: Una stazione trasmette il destinatario riceve dopo tempo di trasmissione + tempo di propagazione = L/R+d/v Efficienza della rete=frequenza di trasmissione effettiva della informazione U= L/(L/R+d/v) = 1/(1+a)‏ dove a=Rd/vL (a=numero di frame presenti sulla LAN)‏

Standard 802.3 Connessione a bus 10base2: coax thin 10base5: coax thick 10base2: coax thin 10baseFT: stelle ottiche passive Connessione punto punto 10baseT: doppino UTP FOIRL: fibra ottica 10baseFL: evoluzione di FOIRL In disuso 10Broad36: cavo CATV 10base5:UTP

Mezzi trasmissivi 802 Thick ethernet Thin ethernet Unshielded twisted pair - UTP Doppino schermato - S-UTP Doppino schermato - STP

10baseT

Confronto fra standard Caratteristica di 802.3 802.4 802.5 Semplicità si no si Parte analogica si si no Determinismo no si si Priorità no si si Prestazioni sotto carico scarse buone buone Affidabilità buona buona buona Diffusione ovunque buona buona