Corso di laurea in INFORMATICA

Corso di laurea in INFORMATICA
RETI di CALCOLATORI A.A. 2003/2004 Tecnologie di rete: reti locali Alberto Polzonetti

Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali
INTRODUZIONE La comunicazione tra due computer consiste nella trasmissione di informazione tra una fonte A ed una destinazione B mediante il trasferimento di energia elettrica o elettromagnetica Condizioni necessarie : Apparati di trasmissione e ricezione Mezzi trasmissivi Energia trasportata deve rappresentare l’informazione alla fonte Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Rappresentazione dell’informazione
DIGITALE ANALOGICA NON ESISTE UN VINCOLO OBBLIGATORIO TRA LA FORMA DI RAPPRESENTAZIONE DELL'INFORMAZIONE ALLA FONTE E LA MODALITÀ DI TRASMISSIONE: È POSSIBILE, INFATTI, USARE UN SISTEMA DI TRASMISSIONE DIGITALE PER INVIARE INFORMAZIONE ANALOGICA ALLA FONTE E VICEVERSA. Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Trasmissione analogica
NELLA TRASMISSIONE ANALOGICA SI STABILISCE UN RAPPORTO CONTINUO TRA IL FENOMENO RAPPRESENTATO ED IL SUO VETTORE, TALE CHE PER OGNI VARIAZIONE DI STATO NELLA FONTE SI HA UNA VARIAZIONE DI STATO NEL VETTORE. Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Trasmissione digitale
Le informazioni della fonte, che possono essere già in formato digitale, oppure che vanno digitalizzate al momento della trasmissione, sono veicolate in forma di bit. Ogni bit viene codificato mediante uno o più impulsi discreti e discontinui del vettore, che sono denominati elementi del segnale. Allo zero corrisponde una codifica ed all'uno ne corrisponde un'altra Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Diffusione della trasmissione digitale
I costi delle tecnologie digitali sono diminuiti con un ritmo assai sostenuto. L'enorme diffusione dei computer ha posto all'ordine del giorno l'integrazione di tutte le tecnologie in un'unica piattaforma digitale. La trasmissione digitale delle informazioni consente una maggiore efficienza e qualità nella comunicazione, poiché è meno soggetta ai disturbi che si possono verificare lungo il canale di trasmissione, e soprattutto perché consente di utilizzare una serie di tecniche per la correzione degli errori. La trasmissione digitale garantisce una sicurezza ed una riservatezza quasi assoluta della comunicazione, poiché le informazioni digitali possono essere facilmente sottoposte a processi di cifratura che ne impediscono l'intercettazione. Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Caratteristiche dei segnali analogici
L’ampiezza è costituita dalle dimensioni o dall’intensità della forma d’onda. è generalmente rappresentata dal simbolo “A” ed è misurata in volt, ampere o watt a seconda del tipo di segnale. La frequenza (rappresentata dalla lettera “f”) è costituita dal numero di cicli al secondo dell’onda, espressi in hertz (Hz). Il periodo (generalmente rappresentato dal simbolo T) è l’inverso della frequenza; in pratica periodo = T = 1/f Il termine fase (rappresentato dal simbolo Φ ) descrive la posizione della forma d’onda rispetto al tempo 0 Questo valore viene misurato in gradi o radianti (180° = Π radianti). Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Caratteristiche dei segnali digitali
L'unità di misura dell'informazione in formato digitale è il bit. la velocità di trasmissione si misura in bit al secondo (bps). Il numero di cambiamenti di un segnale in un secondo è rappresentato dal baud La velocità di trasmissione di un canale digitale è proporzionale all'ampiezza dell'intervallo di frequenze elettromagnetiche che vi possono essere veicolate, detta larghezza di banda. Ciascun mezzo fisico ha un limite alla più alta frequenza con la quale può passare da un segnale all’altro LARGHEZZA DI BANDA (cicli al secondo / Hertz / Hz) pari alla più alta frequenza con cui si può passare da un segnale all’altro Si può pensare come il più veloce segnale sinusoidale che si può trasmettere nel dispositivo Ogni dispositivo trasmissivo ha una larghezza di banda finita indipendentemente che si trasmetta su doppino o su fibra Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Velocità e larghezza di banda
TEOREMA DEL CAMPIONAMENTO DI NYQUIST Max BIT RATE = 2 H log2 V bit/sec. V= livelli di quantizzazione del segnale H= larghezza di banda Segnale vocale a 4KHz 256 livelli di quantizzazione 8 bit x 8000 campioni al secondo bps Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Effetti del rumore RAPPORTO SEGNALE / RUMORE Decibel (dB) = 10 Log S/N TEOREMA DI SHANNON Max BIT RATE = H log2 (1 + S/N) bit/sec. Segnale vocale a 4KHz 30 dB 4000 log2 (1+1000) bps Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Teoria dell’informazione
IL TEOREMA DI NYQUIST INCORAGGIA A RICERCARE METODI DI CODIFICA DEI BIT IN QUANTO UNA CODIFICA INGEGNOSA PERMETTE LA TRASMISSIONE DI UN MAGGIOR NUMERO DI BIT PER UNITÀ DI TEMPO. IL TEOREMA DI SHANNON RENDE CHIARO CHE, INDIPENDENTEMENTE DA QUANTO INGEGNOSE POSSANO ESSERE LE TECNICHE DI CODIFICA, LE LEGGI DELLA FISICA PONGONO UNA LIMITAZIONE FONDAMENTALE AL NUMERO DI BIT AL SECONDO CHE POSSONO ESSERE TRASMESSI DAI DISPOSITIVI REALI. Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

CANALI FISICI DI TRASMISSIONE
Mezzi Guidati Conduttori in rame Fibre Ottiche Mezzi non guidati Onde Radio Microonde Raggi Infrarossi Laser Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

CONDUTTORI IN RAME Scarsa resistenza elettrica e quindi maggiori distanze Minimizzazione dell’interferenza su due fili vicini Coppia simmetrica intrecciata (DOPPINO TELEFONICO) CAVO COASSIALE (COAX) Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Doppini telefonici non schermato (UTP) Classificati in base alla qualità in cinque categorie : Categoria 1 più bassa (telefono) Categoria 5 più alta (banda sino a 100Mhz) Doppino schermato (STP) Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Vantaggi e svantaggi delle fibre
Non sono soggette a fenomeni di interferenza Trasportano i segnali molto più lontano dei conduttori in rame Capacità della luce di codificare informazioni superiore e quindi maggiori informazioni Una sola fibra contro due cavi Installazioni più costose Manutenzione più costosa (difficile da individuare dove si è spezzata) Riparazione più complessa Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Mezzi non guidati Le onde elettromagnetiche viaggiano alla velocità della luce e possono indurre una corrente in un dispositivo ricevente (antenna) f = c = lunghezza d’onda f = frequenza c = velocità della luce Onde 1Mhz sono lunghe 300 mt Onde di 1 cm hanno una frequenza di 30GHz Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Caratteristiche del segnale determinate dallo spettro
La larghezza di banda indica l’ampiezza fra i limiti superiore e inferiore delle frequenze di un canale di comunicazione. E’ solo una misura valida per le frequenze e non quantifica direttamente il volume di dati per un supporto di trasmissione. La larghezza di banda indica genericamente i bit disponibili per secondo. Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

COMUNICAZIONE PUNTO PUNTO e RETI LOCALI
Indipendenza di un collegamento dagli altri Due calcolatori della rete possono scegliere la modalità di comunicazione Sicurezza e riservatezza MA………………………… Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

LOCAL AREA NETWORK (LAN)
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. [definizione IEEE ] Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Caratteristiche di una LAN
Hanno sempre un solo canale trasmissivo ad alta velocità condiviso nel tempo da tutti i sistemi collegati Quando un sistema trasmette diventa proprietario temporaneamente dell’intera capacità trasmissiva della rete La trasmissione è sempre di tipo broadcast Alcune complicazioni: È necessaria la presenza di indirizzi Occorre arbitrare l’accesso all’unico mezzo trasmissivo (protocolli di reti locali) Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Attributi di una LAN Affidabilità: tecnologia consolidata Flessibilità: LAN di soli PC o integrazione PC-Mainframe supporto simultaneo di più architetture di rete tra di loro incompatibili ai livelli più alti Modularità: componenti standard di molti costruttori perfettamente interscambiabili Espandibilità: secondo le esigenze dell’utente, facilitata da una accurata progettazione a priori Gestibilità: tramite protocolli di management (SNMP) Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Elementi Principali Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Il modello di rete locale IEEE 802
IEEE 802 ha suddiviso il livello Data-Link in due sottolivelli: LLC: Logical Link Control comune a tutte le LAN ed è l'interfaccia unificata verso il livello network. MAC: Media Access Control specifico per ogni LAN e risolve il problema della condivisione del mezzo trasmissivo. Nelle LAN il livello MAC realizza sempre una rete di tipo broadcast Il broadcast può essere realizzato: con topologie intrinsecamente broadcast quali il bus con topologie punto a punto quali l'anello I canali trasmissivi sono sufficientemente affidabili e non è necessario in genere correggere gli errori a livello MAC Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

LA TRAMA NELLE LAN Non esiste uno standard sul formato dei pacchetti Ogni singola tecnologia stabilisce i dettagli dell’esatta forma di dato in un pacchetto FRAME è in generale il pacchetto usato da una particolare tipo di rete Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

ERRORI DI TRASMISSIONE
La maggiore complessità delle reti deriva dal fatto che i sistemi di trasmissione sono soggetti a fenomeni di interferenza in grado di generare dati casuali e di modificare o distruggere dati in transito Le tecniche di rilevazione degli errori comprendono tutte una aggiunta di una piccola quantità di informazione dipendente dai dati da trasmettere CONTROLLO DI PARITA’ Se i dati contengono un numero pari di bit 1 il bit di parità è 0; altrimenti è 1 SOMME DI CONTROLLO Si fa la somma dei bit da trasmettere CONTROLLO A RIDONDANZA CICLICA (CRC) Rileva un numero di errori maggiori senza appesantire le informazioni di controllo Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Probabilità e rilevamento errori
La tecnica di controllo di parità (parity check) è in grado di rilevare errori che modificano un solo bit ma non quelli che modificano un numero pari di bit Il carattere può diventare continuando ad avere parità pari Somma di controllo (checksum) a 16 bit H o l e r W d . 48 6F 6C 65 20 72 77 64 2E C6C + 6F F + 726C + 642E = 71FC Facilità di calcolo e quantità ridotta di informazione aggiuntiva Impossibilità di rilevare errori comuni checksum 0111 checksum 0111 Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

COME SPECIFICARE IL DESTINATARIO ?
Problema: Mettere in comunicazione diretta due calcolatori senza disturbare gli altri che comunque ricevono copia di tutti i dati in transito Assegnare a ciascuna stazione un numero identificativo INDIRIZZO DI ACCESSO AL MEZZO (Media ACcess address) Il frame deve dunque contenere l’indirizzo del destinatario, ma anche quello del mittente per facilitare la risposta Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

MAC PDU (FRAME) I campi principali di una MAC PDU sono: Gli indirizzi (detti SAP: Service Access Point) univoci a livello mondiale: DSAP: Destination SAP SSAP: Source SAP La PDU contenente i dati La FCS (Frame Control Sequence): un CRC su 32 bit per il controllo dell’integrità della trama header Payload o Data Area FCS DSAP PDU del livello LLC CRC SSAP Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Indirizzi MAC n Sono standardizzati dalla IEEE n sono lunghi 6 byte, cioè 48 bit n si scrivono come 6 coppie di cifre esadecimali Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Struttura Indirizzi MAC
n Si compongono di due parti grandi 3 Byte ciascuna: n I tre byte più significativi indicano il lotto di indirizzi acquistato dal costruttore della scheda, detto anche vendor code o OUI (Organization Unique Identifier). n I tre meno significativi sono una numerazione progressiva decisa dal costruttore Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

ALCUNI OUI Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

La scheda di rete Si occupa dei dettagli di trasmissione e ricezione Lavora in maniera indipendente dal computer Sfrutta l’indirizzo fisico per cestinare il frame oppure per trasferirlo al computer Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Indirizzo fisico Deve essere unico in una LAN Come si assegna un indirizzo alla stazione e chi è responsabile dell’unicità ? Indirizzi statici Assegnati dai costruttori e non cambia se non si cambia la scheda di rete Indirizzi configurabili I costruttori mettono a disposizione switch o software per determinare l’indirizzo da parte dei clienti Indirizzi dinamici Sono assegnati automaticamente alla stazione ad ogni riavvio Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Indirizzi MAC Sono di tre tipi: Unicast: di una singola stazione Multicast: di un gruppo di stazioni Broadcast: di tutte le stazioni (ff-ff-ff-ff-ff-ff) Ogni scheda di rete quando riceve un pacchetto lo passa ai livelli superiori nei seguenti casi: Broadcast: sempre Unicast: 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 ne è stata abilitata la ricezione via software Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Indirizzi di gruppo Servono tipicamente per scoprire i nodi adiacenti Esistono due modi diversi di impiego: Solicitation: la stazione che è interessata a scoprire chi offre un dato servizio invia un pacchetto di multicast con l’indirizzo di quel servizio Le stazioni che offrono tale servizio rispondono alla solicitation. Advertisement: le stazioni che offrono un servizio periodicamente trasmettono un pacchetto di multicast per informare di tale offerta tutte le altre stazioni Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

IEEE CSMA-CD n Topologia: bus n Cablaggio: bus, stella n Arbitraggio del canale trasmissivo: tramite contesa n Tipologia del protocollo: non deterministico, cioè ad accesso casuale n Velocità Trasmissiva: 10 Mb/s n Throughput massimo o efficienza del canale ( quando tutti gli elementi della rete trasmettono) : 4 Mb/s n Evoluzione della rete Ethernet proposta da Digital, Intel, Xerox (DIX) n IEEE 802.3u: versione a 100 Mb/s Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Topologia a bus Un solo lungo cavo al quale sono collegati i computer L’interruzione del cavo principale blocca la rete Bisogna regolare gli accessi al bus Mentre un mittente trasmette un frame ad un destinatario gli altri calcolatori devono aspettare Il segnale trasmesso dal mittente si propaga in entrambe le direzioni lungo tutto il bus Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Coordinamento della trasmissione
Per coordinare le trasmissioni Ethernet sente se c’e’ corrente nel bus Protocollo distribuito di controllo Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Multiple access: molti computer sono connessi ed ognuno può trasmettere Carrier sense : il computer prima di trasmettere testa il mezzo trasmissivo per vedere se c’e’ portante Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Collisioni Più postazioni possono simultaneamente inviare dati I segnali interferiranno quando raggiungono lo stesso punto nel bus L’interferenza (collisione) non causa danni fisici ma impedisce la trasmissione A E Il computer A invia i dati collisione A E Il computer E invia i dati prima che il segnale lo raggiunga Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Rilevamento delle collisioni (back-off)
Controllo dei segnali in transito Se il segnale del bus differisce da quello trasmesso significa che siamo in presenza di collisione (Collision Detect) [CD] Interruzione della trasmissione trasmettendo un particolare segnale (jamming) in modo tale che tutte le stazioni vengono messe a conoscenza dell’avvenuta collisione Ripresa della trasmissione dopo un tempo di attesa scelto a caso sino ad un tempo massimo per evitare il ripetersi della collisione Per evitare una catena di collisioni si richiede che a fronte di due collisioni consecutive si raddoppi il tempo di attesa massimo e così via Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Specifiche del protocollo CSMA/CD
Il tempo necessario per rilevare una collisione non è mai superiore al doppio del ritardo di propagazione più lungo Definito dal parametro adimensionale a Più a è piccolo e maggiore è l’efficienza ( minore banda sprecata) Il pacchetto deve avere una lunghezza minima (64 byte) ed il bus una lunghezza massima (500 mt) Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Formato dei frame Lunghezza fissa Lunghezza variabile Intestazione del frame CARICO o BLOCCO DATI header Payload o Data Area FRAME ETHERNET 8 6 2 4 preambolo Indirizzo del destinatario Indirizzo mittente Lunghezza DATI CRC intestazione carico Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Fast Ethernet IEEE 802.3u detto anche 100BASE-T evoluzione di Ethernet BASE-T Velocità dieci volte superiore : Data Rate 100Mb/s Distanze dieci volte inferiori (200m + 20m) 200m sono sufficienti per cablare a stella attorno ad un HUB una rete di 100m di raggio (200m di diametro) Tre sotto-standard per tre tipi di mezzi fisici: 100BASE-T4 (doppino, su 4 coppie) 100BASE-TX (doppino, su 2 coppie) 100BASE-FX (fibra ottica) Mantiene il vecchio algoritmo CSMA/CD implementato con successo su 10baseT: di nodi installati di nodi venduti ogni anno più di 200 produttori Ethernet 10/100 Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Gigabit Ethernet Standard denominato IEEE 802.3z che rappresenta una evoluzione di Ethernet Offre i vantaggi tipici di Ethernet: semplicità del metodo di accesso CSMA/CD alta scalabilità tra le diverse velocità di trasmissione Permette di velocizzare le moltissime LAN Ethernet già esistenti con costi contenuti tramite: sostituzione degli apparati di rete (hub, switch,moduli, interfacce) Fornisce una banda di 1 Gb/sec. Utilizzo : realizzazione di backbone ad alte prestazioni per collegare ripetitori e switch: in sostituzione dei backbone Fast Ethernet in sostituzione ad una backbone FDDI connessione di server a 1Gb/s Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

IEEE TOKEN RING n Topologia: anello n Cablaggio: stella n Arbitraggio del canale trasmissivo: token n Velocità Trasmissiva: 4 o 16 Mb/s n Throughput massimo: 3 o 12 Mb/s n Rete proposta da IBM in alternativa a Ethernet Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Topologia ad anello Semplifica il coordinamento degli accessi Semplifica l’individuazione di eventuali malfunzionamenti Il guasto di un elemento porta al blocco della rete Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Tecnologia TOKEN RING Il mittente deve attendere il permesso Una volta ottenuto il permesso ha il completo controllo del mezzo I dati passano da stazione a stazione sino a ritornare dal mittente Il destinatario al passaggio del frame ne fa una copia Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

TOKEN PASS (passaggio del testimone)
Per ottenere il permesso si usa un particolare messaggio (TOKEN) costituito da una sequenza di bit da non confondere con la frame Il mittente attende l’arrivo del token Se ne impossessa e trasmette il frame Rimette il token nell’anello Questo protocollo assicura che tutti i computer della rete trasmetteranno a turno (metodo equo) La gestione del token è demandata all’hardware della rete Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Accesso fisico TOKEN Una rete TOKEN RING è logicamente un anello, ma per ragioni di semplicità di cablaggio deve essere cablata come un stella o un doppio anello Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

ISO 9314 Fiber Distribuited Data Interface (FDDI)
n Topologia: anello n Cablaggio: anello o stella n Arbitraggio del canale trasmissivo: token n Velocità Trasmissiva: 100 Mb/s n Throughput massimo: 80 Mb/s n Primo standard per reti locali concepito per operare su fibra ottica Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Tecnologia FDDI (Fiber Distribuited Data Interface)
Utilizza due anelli indipendenti che si connettono a ciascun computer Negli anelli il flusso dei dati passa in direzione opposta su ciascuno di essi (anelli controrotanti) Nel caso di un fermo di una stazione, le stazioni adiacenti rilevano la caduta del collegamento provvedono ad inoltrare o a ricevere i dati mediante l’anello interno modificano la topologia della rete in modo da isolare il guasto Una rete FDDI è una rete autoriparante Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

IEEE WIRELESS n Standard per LAN senza fili n Fenomeno fisico: onde radio o infrarosso n Arbitraggio del canale trasmissivo: vari algoritmi adottati n Velocità Trasmissiva: qualche Mb/s n Lo standard è piuttosto complesso poiché deve considerare: n problematiche di propagazione n occupazione delle frequenze n inaffidabilità del canale trasmissivo n potenza ridotta n sicurezza Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Tecnologia WLAN Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Aree di servizio Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Architettura MAC IEEE La funzione DCF si basa sul metodo a contesa La funzione opzionale PCF utilizza un centro decisionale per controllare le trasmissioni ed offrire trasferimenti di frame esenti da contese Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Computazione e Comunicazione
Calcolo 1970 una istruzione in 100 nsec. 1990 una istruzione ogni nsec. Fattore 10 ogni 10 anni Comunicazione In 20 anni da 56 kbps a 1Gbps Fattore 100 per decennio Considerazioni CPU al limite Banda su fibra a Gbps Convertire più velocemente segnali elettrici in luminosi I computer sono lenti senza speranza e le reti debbono evitare la computazione Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

VELOCITA’ DELLE LAN Molte LAN operano a velocità superiori della possibilità di elaborazione di un computer Non è ragionevole fissare la velocità a quella del computer più lento Non è ragionevole fissare una velocità di funzionamento convenzionale per i computer ALLORA ? SCHEDA o INTERFACCIA DI RETE (network interface card NIC) Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Scheda di rete Il tipo di rete determina la topologia logica Lo specifico cablaggio determina la topologia fisica Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Cablaggio: sotto-standard
n stabilisce dei sotto-standard che si differenziano principalmente per i mezzi trasmissivi utilizzati: n 10Base5 usa il coassiale di tipo thick (500 m); n 10Base2 usa il coassiale di tipo thin(185 m); n 10BaseT usa il doppino telefonico (100 m); n FOIRL è uno standard di tipo asincrono per fibra ottica, esso è utilizzato per interconnettere dei repeater (1000 m); n 10BaseFL è uno standard di tipo asincrono per fibra ottica, esso è utilizzato per interconnettere dei repeater o delle stazioni (2000 m); n 10BaseFB è uno standard di tipo sincrono per fibra ottica, esso è utilizzato per interconnettere dei repeater (2000 m). Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

ETHERNET su cavo coassiale spesso : Thicknet – 10Base5 [cavo thick o giallo] Il canale condiviso contiene un cavo coassiale spesso I calcolatori collegati alla rete utilizzano un dispositivo chiamato transceiver Un cavo AUI composto di molti fili compreso quello di alimentazione del transceiver Lunghezza massima cavo 500 m Lunghezza massima spezzone 117 m Distanza minima tra i transceiver 2.5 m Numero massimo di transceiver 100 Lunghezza massimo AUI cable 50 m Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

ETHERNET su cavo sottile : Thinnet - 10Base2
Differenze con Thicknet : Istallazione e funzionamento costano molto di meno La scheda di rete incorpora le funzioni del transceiver Il cavo si inserisce direttamente sul retro del computer tramite un connettore BNC Lunghezza massima del cavo 185 m Numero massimo di stazioni 30 Distanza minima tra le stazioni 0.5 m Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

ETHERNET su doppino : 10Base-T
Collegamento tramite doppino telefonico (cavo UTP min. cat. 3) e due connettori RJ45 Estende l’idea del multiplexor di raccordo  hub ethernet Simula i segnali su cavo ethernet Contenitore posto in un armadio di cablaggio Connessione hub-computer max. 100 mt Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

DIVERSE TIPOLOGIE DI CABLAGGIO e SCHEDA DI RETE
thicknet thinnet 10Base-T Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

ESTENSIONE DELLE LAN La condivisione del canale abbatte i costi ma limita l’estensione della rete a causa dei protocolli di accesso e del decadimento del segnale Sei buone ragioni per connettere più LAN: Per unificare più LAN costruite in tempi diversi Per unificare più LAN in diversi edifici Per suddividere una LAN con carico troppo elevato Per aumentare la massima distanza copribile da una LAN Per aumentare l’affidabilità Per aumentare la sicurezza Alcune soluzioni sviluppate Ripetitori Bridge Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Repeater Serve per ripetere e rigenerare una sequenza di bit ricevuti da una porta sulle altre porte, si comporta approssimativamente come un amplificatore. Dal punto di vista software, due segmenti connessi da due ripetitori sono identici ad un unico segmento Assume il nome di repeater quando è costituito da 2 porte; multiport repeater quando è costituito da più di 2 porte. Al massimo 2 repeater possono trovarsi sul cammino tra due stazioni Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Repeater e pila OSI Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Bridge Dispositivo hardware che lavora sui pacchetti e non sui segnali Inoltra i frame completi e corretti da un segmento all’altro Non propaga collisioni ed interferenze inoltra ciascun frame solo dove è necessario (filtraggio) Il bridge è adattativo cioè impara man mano che riceve un frame come sono fatti i propri segmenti. Il software mantiene due elenchi di indirizzi, uno per ogni interfaccia, registrando l’indirizzo sorgente del frame che arriva da uno dei due segmenti Si autoconfigura Il bridge consente l’attività simultanea sui segmenti da lui collegati Le prestazioni delle reti costituite da più segmenti possono essere migliorate ponendo nello stesso segmento le stazioni che colloquiano più frequentemente. Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Esempio di bridge tra Ethernet e Token Bus
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Trasparent Bridge La tabella viene riempita utilizzando un algoritmo chiamato backward learning: Per ogni frame che giunge al bridge: legge l’indirizzo hardware del calcolatore M che ha inviato il frame se non è già presente, aggiunge alla tabella di routing l’informazione che il calcolatore M è raggiungibile sulla LAN dalla quale è arrivato il frame La tabella di routing del bridge è dinamica, per gestire calcolatori che si accendono, si spengono o si muovono: ogni volta che un frame arriva ad un bridge, l’istante temporale in cui è arrivato è scritto in un apposito campo del record corrispondente nella tabella di routing periodicamente il bridge esamina tutti i record della tabella di routing e cancella tutti quelli inattivi per parecchio tempo Quando arriva un frame, legge l’indirizzo hardware della scheda di rete a cui il frame è destinato: se la destinazione è nella tabella di routing del bridge: se la destinazione è sulla LAN da cui è arrivato il frame, ignora il frame se la destinazione è su un’altra LAN, invia il frame solo a quella LAN se la destinazione non è nella tabella di routing, invia il frame a tutte le LAN eccetto quella dalla quale il frame è arrivato (flooding) Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Ciclo di ponti Un calcolatore del segmento a trasmette un frame broadcast. Il ponte B1 ne inoltra una copia lungo il segmento b e B2 fa lo stesso lungo c. Ricevuto il frame. il ponte B4 ne inoltra una copia lungo il segmento d; allo stesso modo B3 ne inoltra una copia lungo d. Dunque, i calcolatori collegati al segmento d ricevono copie multiple del frame. Ma la cosa più importante è che adesso B3 ritrasmette una copia del frame lungo b, e così fa pure B4 lungo c. In altre parole, a meno che non si proibisca a qualche ponte di inoltrare frame broadcast, il frame continua a circolare all’infinito lungo il ciclo, e ogni calcolatore riceve un numero illimitato di copie Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Soluzione del problema del ciclo di ponti
Una volta entrato in funzione, il ponte comunica con gli altri ponti del segmento al quale è connesso. I ponti eseguono un algoritmo noto come albero di attraversamento distribuito (distributed spanning tree) per decidere quali ponti non devono inoltrare frame. In sostanza, un ponte si astiene dall’inoltrare frame se ogni segmento al quale è connesso ospita un altro ponte che ha già deciso di inoltrare frame. Dopo l’esecuzione dell’algoritmo, i ponti che hanno deciso di inoltrare frame formano un grafo (connesso) privo di cicli, ovvero un albero. Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Collision Domain Il collision domain è quella porzione di rete CSMA/CD in cui, se due stazioni trasmettono simultaneamente, le due trame collidono spezzoni di rete connessi da repeater sono nello stesso collision domain spezzoni di rete connessi da bridge sono in collision domain diversi I concentratori (HUB) hanno normalmente funzionalità di repeater possono essere dotati di schede bridge per separare i collision domain Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Evoluzione delle LAN n Le LAN nascono con topologie a bus o anello n Con il cablaggio strutturato diventano stelle o alberi n Collapsed Backbone: n topologia stellare gerarchica n il backbone è collassato nel centro stella n Vantaggi: n semplicità di gestione n applicabilità a tutte le LAN: n Ethernet, TokenRing, FDDI, ATM Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Fault Tolerance Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Commutatori (switch) n Si sostituiscono ai repeater nei centro stella consentendo il parallelismo della comunicazione n Hanno una banda aggregata molto superiore a quella della singola porta n Molte trasmissioni in contemporanea tra segmenti n Traffico locale confinato su ciascun segmento n Derivati dalla tecnologia dei bridge: n Ethernet Switch n Token-Ring Switch n FDDI Switch Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

LAN COMMUTATE Dato che un hub simula un unico segmento condiviso da tutti i calcolatori, solo due calcolatori alla volta possono comunicare tramite hub. la massima larghezza di banda possibile per un sistema con hub è la velocità di trasmissione di un singolo calcolatore. In una LAN commutata, invece, ciascun calcolatore dispone di un segmento simulato tutto per sé: di conseguenza, la metà dei calcolatori collegati al commutatore può trasmettere dati simultaneamente La massima larghezza di banda di uno switch è RN/2, dove R è la velocità di trasmissione di un calcolatore e N è il numero totale di calcolatori collegati al commutatore Il costo per connessione di un commutatore è solitamente maggiore di quello di un hub, perché la larghezza di banda da esso fornita è maggiore. Per ridurre i costi, si può adottare un compromesso: invece di collegare i calcolatori alle porte del commutatore, vi si collegano hub, che sono poi collegati ai calcolatori. Sebbene un calcolatore debba condividere la banda con gli altri calcolatori collegati allo stesso hub, la comunicazione fra coppie di calcolatori connessi a hub diversi può procedere in parallelo Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Bibliografia Tanenbaum – Computer Networks 4° ed Cap. 2 pagine 85 – 108; Cap. 4 pagine Tanenbaum – Reti di Computer Cap. 2 pagine 75 –97; Cap. 4 pagine Comer – Internet e Reti di Calcolatori Capitoli 6,7,8,9,10 Comer – Internetworking con TCP/IP Capitolo 2 pagine Lezione 3 Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Concetto di variazione di fase

Esempio di grandezze analogiche
Un’onda sinusoidale ha una frequenza f=5kHz il suo periodo è ………………………. Un’onda sinusoidale ha un periodo T = 1 ns ; la sua frequenza f è ………………………… Un onda sinusoidale viene spostata di un quarto di ciclo rispetto al tempo zero. Lo spostamento di fase è ……… T=1/f=0,20 ms f = 1 / (10-9 s) = 1 GHz Lo spostamento di fase = 0,25 x 360° = 90° Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Spettro elettromagnetico
definisce le caratteristiche fisiche delle trasmissioni in base alla loro frequenza. Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Onde Radio Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Microonde Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Infrarossi Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Onde luminose Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Modello IEEE 802 Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

IEEE 802 ed OSI Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

ETHERNET su cavo sottile
Terminatore Connettore BNC Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

Algoritmo di backward learning

Switched LAN Lezione 3 (03/04) Tecnologie di rete: reti locali

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