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Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 1
LAN IEEE 802.3(Ethernet)
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 2
LAN Ethernet - IEEE 802.3
◆ Architettura di LAN pensata per bus broadcast a 10 Mb/s
◆ Nata come Ethernet (Xerox-Intel-Digital)
◆ Standardizzata agli inizi degli anni 80 come IEEE 802.3
◆ Ha avuto notevole successo e diverse estensioni
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 3
Protocollo Ethernet - IEEE 802.3
◆ Il protocollo d’accesso è la variante 1-persistent del CSMA-CD
◆ Se al momento del comando di trasmissione il canale è sentito libero, si trasmette effettivamente
◆ Se al momento della trasmissione il canale è sentito occupato, si attende la fine e poi si trasmette
◆ Se si scopre la collisione, la trasmissione viene abortita, non prima di aver trasmesso altri 32 bit (jamming sequence)
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 4
Protocollo Ethernet - IEEE 802.3
◆ I tempi vengono misurati in unità di 51.2 µs, dette slots (niente a che vedere con gli slots TDMA)
◆ uno slot è pari al tempo di trasmissione di 512 bit
◆ A seguito di una collisione la trasmissione viene ritentata dopo X time slots
◆ X è scelto fra 0 e 2K con K minimo fra il numero di collisioni consecutive e 10 (exponential binary backoff)
◆ Sono consentiti fino a 16 tentativi
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 5
Protocollo Ethernet - IEEE 802.3
◆ Il back-off esponenziale tende a scaricare la rete in caso di collisione (dirada i tentativi di accesso)
◆ ma crea un comportamento diverso fra gli utenti facilitando l’accesso a chi l’ha già avuto (K basso)
◆ rispetto a chi ha provato e ha fallito (K alto)
◆ Miglioramenti vengono introdotti nel 802.11 (WLAN)
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 6
◆ la minima lunghezza della trama MAC è di 512 bit (slot) pari a 51.2 µs
◆ la velocità di propagazione media è di 2 x 108 m/s (5 µs/Km)
◆ ne segue una distanza massima teorica di 5 Km
◆ con i ritardi negli apparati si fissa il diametro a 2.5 Km
Destinaz. Sorgente Length
1 6 2 0-1500
Sync
6
SD
7
PAD FCS
4802.3payload
La trama Ethernet IEEE 802.3
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 7
La trama Ethernet IEEE 802.3
◆ Sync è composto da 7 bytes contenenti 10101010
◆ SD è il byte 10101011
◆ Il massimo payload è di 1500 byte
◆ Il PAD serve ad aggiungere byte per raggiungere la minima lunghezza di trama
◆ Il campo Length misura il payload (senza padding)
◆ IFS: Inter Frame Spacing: silenzio di almeno 9.6 µs
◆ Il primo bit trasmesso di ogni ottetto è il meno significativo (regola canonica)
Destinaz. Sorgente Length
1 6 2 0-1500
Sync
6
SD
7
PAD FCS
4
payloadIFS
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 8
La trama Ethernet
◆ Ethernet è una realizzazione prestandard ancora usata da IP◆ la trama differisce nell’uso del campo lunghezza qui chiamato “Ether-type”. Serve per multiplare direttamente senza far uso di LLC ed è passato dal protocollo sovrastante
Destinaz. Sorgente Ether-type
1 6 2 46-1500
Sync
6
SD
7
FCS
4
payloadIFS
Ether-type0800 - Internet Protocol0805 - protocollo X.250806 - protocollo ARP8035 - protocollo RARP
◆ Si distingue dal 802.3 perché ivalori sono maggiori di 1536 (hex0600) (max lungh)
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 9
Livello fisico 802.3 10Base5/2
◆ la versione 10Base5 utilizza cavi coassiali max 500 m➨ il grosso cavo non raggiunge la scheda di rete ➨ esiste un transceiver che è connesso alla scheda di rete➨ Obsoleto
◆ la versione 10Base2 utilizza cavi coassiali thin, max 185 m
router
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 10
Livello fisico 802.3 10Base5/2
◆ I cavi coassiali hanno il vantaggio di essere flessibili
◆ La rete può essere espansa facilmente
◆ La ricerca dei guasti è complicata
router
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 11
Livello fisico 802.3 10BaseT
◆ Utilizza due doppini di categoria 3 per ogni postazione
◆ uno per TX e uno per RX
◆ connessi a un HUB centrale che provvede la connessione a bus
◆ a una distanza massima di 100 m (norme del cablaggio strutturato)
router
Σ
HUB
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 12
Livello fisico 802.3 10BaseFP
◆ Analogo al precedente ma i doppini sono sostituiti da due fibre◆ una per TX e una per RX
◆ connessi a un HUB centrale che provvede la connessione a bus ottico
router
Σ
HUB
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 13
Livello fisico 802.3 10BaseFB
utilizza fibre per il backbone fino a 1 Km
Hub Hubrouter
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 14
Il repeater 802.3
◆ Ha lo scopo di estendere il raggio fisico della trasmissione
◆ non è un semplice amplificatore
◆ rigenera il segnale (riceve e trasmette i bit)
◆ esegue il forwarding dei bit in modo broadcast (su tutte le porte)
Repeaterbit
Store and forward dei bit
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 15
Il repeater 802.3
◆ Esegue altre funzioni non propriamente fisiche
◆ ricostruisce il preambolo (mangiato in acquisizione sync) (può portare fino 7 byte di ritardo)
◆ per ogni collisione presunta applica la sequenza di jamming (96 bit) su tutte le porte
◆ filtra le trame non conformanti
◆ può partizionare le porte (comodo per la ricerca dei guasti)
repeater
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 16
Il repeater 802.3
◆ nelle strutture ad HUB trova posto nell’HUB stesso
◆ realizza la somma dei segnali (BUS) elettronicamente
repeater
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 17
Configurazione 802.3
Versione base
◆ max round trip 49.9 micros
◆ Max 4 ripetitori in cascata
◆ max. numero di segmenti 5 (di cui max 3 coax)
◆ max 500 m coax
◆ max 100 m UTP
◆ max 1000 m fibra (scende a 3 il max ripetitori)
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 18
Estensione della LAN mediante bridgeIEEE 802.1D
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 19
Bridge◆ Il raggio d’azione dei protocolli di accesso multiplo si rivela troppo limitato
◆ Occorrono meccanismi per estendere le proprietà tipiche della LAN
◆ congiungendo diversi domini di accesso multiplo (domini di collisione)
◆ attraverso i bridge che operano in modalità store and forward
Dominio a
Dominio b
bridge Dominio c
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 20
Bridge
LLC
MAC
Livello 1
IP ARP
MAC
Livello 1
MAC
Livello 1
LLC
MAC
Livello 1
IP ARP
Dominio a Dominio b
Bridge
MAC relay
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 21
Differenza fra Repeater e Bridge
Bridge
trame
Repeaterbit
Store and forward dei bit
Store and forward dei pacchetti
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 22
Transparent Bridging 802.1D
◆ Si vuole mantenere la trasparenza rispetto all’utente
◆ non va introdotta nessuna trama di livello di routing
Dominio a
Dominio b
bridge Dominio c
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 23
Transparent Bridging
◆ Mantenere l’instradamento broadcast mantiene lastessa capacità anche se le dimensioni aumentano
◆ Si è scelto di effettuare instradamento (filtraggio)sulla base dell’indirizzo MAC di destinazione
Dominio a
Dominio b
bridge Dominio c
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 24
Transparent Bridging
◆ L’utente deve essere raggiunto ovunque nella LAN (mobilità dei terminali)
◆ L’informazione delle tabelle di routing deve essere aggiornata dinamicamente e automaticamente
◆ Per effettuare instradamento servono le tabelle dirouting
MAC address 1 porta di uscita AMAC address 2 porta di uscita BMAC address 3 porta di uscita C
Tabella di routingTabella di routing
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 25
Bridge: apprendimento
◆ Il bridge vede tutte le trame sul Dominio verso il quale ha una porta
◆ e registra nelle tabelle gli indirizzi MAC sorgente e la porta attraverso il quale il traffico è osservato
◆ la registrazione ha una validità limitata nel tempo
Porta 1
Porta 2 Porta 4
Porta 3Bridge
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 26
Bridge: forwarding◆ per ogni trama ricevuta si verifica se il MAC di destinazione è nelle tabelle.
➨ Se si, si effettua l’instradamento (se è il caso) sulla porta corretta.
➨ Se no, la trama è inviata su tutte le altre porte
Porta 1
Porta 2 Porta 4
Porta 3Bridge
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 27
Bridge: rete ad albero◆ La procedura funziona se la rete di LAN ha una topologiaad albero (nessun cammino chiuso);
◆ altrimenti le trame broadcast e le trame la cui destinazionenon è nel database vengono ritrasmesse indefinitamente
◆ può nascere il “broadcast storm” quando le trame simoltiplicano
bridge
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 28
Bridge: spanning tree◆ Ma le topologie magliate servono per affidabilità eflessibilità
◆ Soluzione: i bridge rendono inattive alcune porte inmodo da ridurre la rete ad albero nel funzionamentonormale
◆ eseguendo periodicamente (tipicamente ogni 2 secondi)un protocollo (spanning tree 802.1D)
bridge
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 29
Entità Bridge
MAC MAC
Livello 1 Livello 1
MAC relay
LLC LLC
Entità bridge
◆ Le entità che eseguono il protocollo Spanning Tree accedono al SAP LLC con indirizzo 42
◆ il MAC deve riconoscere le trame “spanning tree”
◆ si assegna un indirizzo MAC multicast 01-80-c2- 00-00-00
MAC MAC
Livello 1 Livello 1
MAC relay
LLC LLC
Entità bridge
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 30
Protocol IDVersion
BPDU typeFlags
Root identifier
Root path cost
Bridge identifier
Port IDMessage Age
Max AgeHello time
Forward delay
Configuration BPDU
Destinaz.Multicast01-80-c200-00-00
Sorgente LengthSync SD FCSDSAP42 BPDU
1 6 267 41
SSAP42
1 1
Contr.
Messaggi dell’entità Bridge
◆ I messaggi che le entità si scambiano sono chiamate Bridge PDU
Campi aggiornati
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 31
Meccanismo di definizionedell’albero
A
Rootbridge
Designated bridge
root port
root port
designated port
blocked port
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 32
Bridge: passi dello spanning tree◆ La configuration BPDU viene emessa dal root bridge
◆ se arrivano BPDU con root identifier diversi viene considerato root bridge quello che ha identificativo minore
◆ Il campo Priorità è impostabile dall’amministratore di rete.
◆ Il Bridge MAC Address corrisponde al più piccolo tra i MAC Address unicast delle porte del Bridge.
Priorita’ Bridge MAC Address
16 bit 48 bit
Root Identifier
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 33
Selezione della Root Port◆ Dalle BPDU ricevute ciascun Bridge identifica la sua porta “più vicina” al Root Bridge come Root Port.
◆ La distanza è espressa in termini di costo tramite ilparametro Root Path Cost, e, a parità di costo deidiversi link (situazione comune nelle reti locali)corrisponde al numero di hop attraversati
◆ effettua il forwarding delle BPDU aggiornando il root path cost
(Root path cost)T = (Root path cost)R + costo del nuovo hop
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 34
Esempio: selezione delle root port
A
Rootbridge
B
2 BPDU costo 0
1 BPDU costo 0
root port
root port C
D
3 BPDU costo 3
root port
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 35
7 BPDU costo 4
Esempio: selezione delle root port
A
Rootbridge
B
costo 0
costo 0root port
root port C
D
costo 3root port
4 BPDU costo 1
5 BPDU costo 2
8 BPDU costo 1
root port6 BPDU costo 4
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 36
Selezione della Designated Port
◆ Per i messaggi ricevuti sulle port non root
◆ il bridge conosce le distanze dal Root dei bridge adiacenti.
◆ Se possiede una porta con distanza minore quella diventa la Designated Port e lui il Designated Bridge, cioè il bridge che inoltra da quel segmanto di LAN
◆ A pari distanza si sceglie il bridge con minor ID
◆ Tutte le altre porte sono bloccate
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 37
7 BPDU costo 4
Esempio: selezione delle root port
A
Rootbridge
B
costo 0
costo 0root port
root port C
D
costo 3root port
4 BPDU costo 1
5 BPDU costo 2
8 BPDU costo 1
root port6 BPDU costo 4
designated bridge and portdesignated bridge and port
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 38
10 BPDU costo 3
Esempio: selezione delle root port
A
Rootbridge
B
costo 0
costo 0root port
root port C
D
costo 3
root port
4 BPDU costo 1
5 BPDU costo 2
8 BPDU costo 1
root port
9 BPDU costo 2
designated bridge and portdesignated bridge and port
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 39
Protocollo spanning tree◆ I parametri dello spanning tree sono memorizzate per uncerto tempo (tipico 20 s)
◆ Le Configuration BPDU vengono generate periodicamente(tipico ogni 2s)
◆ vengono inoltrate con una ritardo minimo di 1 s dallaprecedente e i parametri riaggiornati
◆ solo se i parametri trasportati non sono peggiorati
◆ Se i parametri memorizzati scadono la procedura sireinizializza, il bridge ritiene di essere il root bridge edemette BPDU
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 40
Protocollo spanning tree
◆ Se un bridge si accorge di un cambiamento nellatopologia emette una trama detta Topology ChangeNotification (BPDU type 80-00) che viene propagata al root,il quale rigenera le Configuration BPDU con un flag alzato
◆Lo sblocco delle porte è temporizzato (tipico 15 s)
◆ i ritardi nelle varie fasi limitano il diametro della bridgedLAN in numero di bridge attraversati (raccomandati max 7)
◆ Procedure di questo genere sono difficilmente applicabili agrandi reti)
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 41
Bridge
Segmentazione di domini di accesso multiplo
◆ I bridge sono anche usati per segmentare una LAN in più domini di accesso multiplo
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 42
Segmentazione di domini di accesso multiplo
◆ Il traffico massimo SM smaltibile in un dominio di accesso multiplo sia indipendente dalla dimensione e dagli utenti
◆ Se α è la frazione di traffico che esce da un dominio uniformemente diretta verso gli altri domini, e X è il massimo traffico smaltibile dal dominio segmentato deve essere
)1()1( αααα +=++−= XXXXSM
traffico interno
traffico uscente
traffico entrante
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 43
Segmentazione di domini di accesso multiplo
◆ Il nuovo traffico smaltibile da un dominio diventa dunque
α+=
1MS
X
◆ E, se la partizione è in N parti il nuovo traffico massimototale è
α+=
1' MM
NSS
1per /2
0per
==
αα
M
M
NS
NS
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 44
Repeater
Bridge
Collocazione dei bridge
◆ I bridge trovano posto spesso nell’HUB insieme al (ai) repeater
◆ e sono connessi da backbone
Repeater
Bridge
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 45
Layer two switches
◆ In alcune soluzioni commerciali i terminali sonoconnessi direttamente ai bridge eliminando i ripetitori
Bridge Bridge
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 46
◆ ed è stata introdotta, con i mezzi trasmissivi che loconsentono, es. con doppini, la modalità difunzionamento in full-duplex (802.3x), previadisabilitazione del CD e loopback
◆ Questa modalità può essere usata anche incollegamenti backbone punto-punto
Funzionamento normale half-duplex
Funzionamento full-duplex
Layer two switches
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 47
Layer two switches
◆ In questo modo il dominio di accesso multiplo vieneeliminato e il traffico a disposizione del singolo utente è di10 Mb/s pieni (all’interno del bridge)
◆ soluzione “completamente switched”
Bridge Bridge
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 48
Bridge con MAC diversi
LLC
MAC1
Livello 1
IP ARP
◆ La funzione relay deve operare il cambiamento ditrama MAC e il ricalcolo del FCS
◆ Non può effettuare la segmentazione
MAC1
Livello 1
MAC2
Livello 1
LLC
MAC2
Livello 1
IP ARP
Dominio a Dominio b
Bridge
MAC relay
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 49
Half Bridge
◆ Creano una LAN a estensione geografica
◆ Connette due metà di un bridge a lunga distanza tramite tunnel punto-punto o con reti esistenti (X.25, Frame Relay, IP, HDLC)
Dominio a Dominio b
Half bridge Half bridge
LAN unica
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 50
Half Bridge◆ Imbusta la trama MAC nei servizi offerti da collegamenti a lunga distanza
MAC
Livello 1
MAC
Livello 1
Dominio a Dominio b
Half Bridge
Livello 2
Livello 1
Livello 3
Livello 2
Livello 1
Livello 3
MAC relay MAC relay
RETE o punto-punto
Half Bridge
MAC
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 51
Aggiunte successive allo standard802.3
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 52
Fast Ethernet
◆ E’ l’estensione del 802.3 alla velocità di 100 Mb/s.
◆ Ciò non consente l’interoperabilità con versione a10 Mb/s a livello fisico
◆ Per mantenere l’interoperabilità a livello Bridgeviene mantenuta la trama MAC della versione a 10Mb/s, anche nelle lunghezze ammesse
◆ Viene poi usato lo stesso MAC ma si riduce ilraggio d’azione a 250 m
Eth. a 10 Mb/s Eth. a 100 Mb/sbridge
2.5 Km 250 m
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 53
Fast Ethernet
MAC
Physical Medium Independent
Introduce una suddivisione nel livello fisico
Physical Medium Dependent
Interfaccia indipendentedal mezzo trasmissivo
ttrasmettitori, modulatori, codifica di linea, ….
Carrier Sense, Collision Detect,…..
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 54
Fast Ethernet 100BaseTX e FX
La 100BaseTX utilizza UTP o STP di categoria 5
repeater
TX
RX
repeater
100BaseTX
100BaseFX
100 Mb/s
La 100BaseFX utilizza fibre multimodali 62.5/125
TX
RX
100 Mb/s
100 Mb/s
100 Mb/s
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 55
Fast Ethernet 100Base4T
Utilizza il vecchio cablaggio di categoria 3della rete 10BaseT a 4 coppie
repeater
TX
RX
repeater
TX
RX
10BaseT
100Base4T
TX-RX
TX-RX
10 Mb/s
33.3 Mb/s
33.3 Mb/s
33.3 Mb/s
10 Mb/s
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 56
Fast Ethernet: configurazioni miste
Bridge Bridge
repeater repeater
shared10 Mb/s shared
100 Mb/s
switched 100 Mb/s
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 57
Giga Ethernet◆ A fine 98 è stato introdotto lo standard 802.3z incui le funzionalità CSMA-CD sono state estese a 1Gb/s
◆ Per mantenere lo stesso MAC ma evitare di ridurreil diametro della rete a 25 m si aumenta ladimensione dello slot (e della minima trasmissionesul canale) da 512 bit a 512 byte
◆ per non aumentare la minima dimensione dellatrama (512 bit) si ricorre a una tecnica nota come“carrier extension”, trasmettendo “portante” fino ache si è raggiunto 512 byte
trama carrier extension512 byte t
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 58
Giga Ethernet
◆ Ai fini del protocollo, della scoperta della collisione etc, il diametro di rete resta 200 m
◆ L’efficienza scende con le trame corte (la carrier extension è uno spreco)
◆ Con le trame lunghe almeno 512 byte non c’è carrier extension e non c’è spreco
trama carrier extension
512 byte t
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 59
Frame bursting
◆ Per alzare l’efficienza si consente a un terminale latrasmissione di trame multiple alzando il limite delburst fino a 65536 bit (8192 byte, precedente 1550byte)
◆ La prima trama deve sottostare comunque allaregola del carrier extension
trama carrier extension
512 byte
trama trama
8000 byte
Max trama 802.31500 byte
t
◆ L’impiego è pensato sprattutto per i backbone
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 60
Controllo del MAC
◆ E’ stata introdotta la possibilità di inserire unostrato di controllo fra MAC e LLC o altro utenteMAC
LLC
MAC
MAC relay
◆ Le entità MAC control si scambiano PDU chevanno multiplate con le PDU degli strati superiori.Come fare senza LLC?
MAC Control
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 61
Trama per il controllo del MAC
◆ Le trame destinate all’entità di controllo vengonomultiplate col campo Type (valore 8808) come letrame Ethernet
Destinaz.unicast
multicastPuò
dipenderedal codice
Sorgente Protoc.8808Sync SD FCSCodice
operazione Parametro PAD
1 6 2 4267 42 2
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 62
Controllo di flusso
◆ Nei bridge che connettono segmenti di LAN avelocità diverse può accadere che una porta a bassavelocità venga congestionata.
◆ In questo caso il MAC Control può effettuarecontrollo di flusso
BridgeA
BridgeB
100 Mb/s10 Mb/s
Pause
Dati
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 63
Controllo di flusso sui dati
◆ E’ effettuato attraverso il MAC Control
◆ Con codice 0001 che indica un messaggio di PAUSE
◆ con l’indicazione del tempo di pausa in slot
◆ Il tempo può essere esteso o annullato con un altro pacchetto PAUSE
Destinaz.Multicast01-c2-8000-00-01
Sorgente Protoc.8808Sync SD FCS
Code0001
PAUSE
Pause time(slot)
PAD
1 6 2 4267 42 2
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 64
Controllo di flusso sui dati
◆ E’ consentito solo in modalità full-duplex
◆ La trama è indirizzata a un indirizzo multicast esplicitamente previsto
◆ non viene inoltrata dai bridge
Destinaz.Multicast01-c2-8000-00-01
Sorgente Protoc.8808Sync SD FCS
Code0001
PAUSE
Pause time(slot)
PAD
1 6 2 4267 42 2
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 65
Link aggregation (802.3ad)◆ E’ stata introdotta la possibilità di inserire uno strato di aggregazione dei link fra il MAC e i suoi clienti
◆ in modo da poter usare link paralleli nei collegamenti punto-punto full-duplex (load sharing)
LLC
MAC Control (optional)
MAC
IP MAC relay
PHY
MAC Control (optional)
MAC
PHY
MAC Control (optional)
MAC
PHY
Link aggregation sublayer(optional)
collegamentiverso un unicoapparatoremoto
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 66
Link aggregation
◆ Lo strato distribuisce le trame fra i diversi MAC (inverse multiplexing)
◆ Ha un suo indirizzo MAC usato dai suoi clienti
◆ anche le porte MAC hanno un loro indirizzo usato dalle entità del substrato per colloquiare e stabilire la aggregazione
◆ L’ordine di ingresso deve essere mantenuto per ogni Source e Destination Address e priorità
◆ ciò è fatto utilizzando per questi flussi una sola porta MAC sottostante (la velocità non si alza)
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 67
Le Virtual LAN 802.1Q
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 68
VLAN◆ Le VLAN sono un meccanismo per fare coesisteresu una unica Bridged LAN fisica diverse LANlogiche in modo che non inter-comunichino alivello MAC Relay
◆ Sono un meccanismo di multiplazione di LAN su un’unica struttura fisica
◆ Le diverse VLAN possono colloquiare solo attraverso i router
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 69
VLAN a livello fisico◆ Multiplazione (separazione) fisica, ossia adivisione di spazio
Bridge
repeater repeater
VLAN-1VLAN-2
Separazione fisicale trame circolano su segmanti diversi
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 70
VLAN a livello logico
Bridge
VLAN-1VLAN-2
repeater
In pratica impostando l’indirizzo MAC, terminali sullo stesso segmento possono ancora parlare
◆ Multiplazione logica. Le trame delle due VLANcircolano sullo stesso segmento
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 71
VLAN: meccanismi di separazione◆ Come separare le VLAN in modo trasparente
all’utente?
◆ La separazione logica fra le VLAN può esserefatta sulla base di Caratteristiche delle trame edei terminali
➨ posizione fisica➨ porta d’accesso➨ indirizzo MAC➨ servizio (protocollo) trasportato
• protocollo TCP, UDP, RTP, HTTP, telefonia
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 72
◆ La separazione logica (VLAN) richiedecoordinamento fra bridge negli instradamenti
Bridge Bridge
VLAN B VLAN B
VLAN A VLAN A
◆ Come coordinare gli instradamenti?
VLAN: meccanismi di separazione
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 73
◆ Coordinare gli instradamenti sulla base dellecaratteristiche
➨ rende l’instradamento complesso➨ lento➨ difficile da configurare
◆ Occorre anche configurare lo spanning tree, unoper ciascuna VLAN
VLAN: meccanismi di separazione
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 74
VLAN: tagging
◆ E’ più efficace prevedere una marcatura esplicita(tagging) delle trame delle diverse VLAN
tagging forwarding untagging
primo bridge ultimo bridge
Caratteristiche
◆ Per trasparenza verso gli utenti il tag può ancheessere inserito e tolto dagli end point bridge
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 75
TAG IEEE 802.1Q
LLC
MAC Ethernet
IP MAC relay
PHY
MAC VLAN
Tag Control Inf.
2
Priority CFI
VID
Length/type
2 2-30
RIF (facolt.)
3 1 12 bit
Canonical Format Id.
0 no VLAN1 defaultfff reserved
VLAN Headerè un sottostrato del MAC
VLAN Id.
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 76
TAG IEEE 802.1Q
LLC
MAC Ethernet
IP MAC relay
PHY
MAC VLAN
Ether Type 81-00
Destinaz. Sorgente Type8100
TAGcontr
1 6 2 0-1500
Sync
6
SD
7
FCS
4 802.3Lengthtype Payload
2 2
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 77
Descrizione delle VLAN
◆ Ciascuna VLAN è descritta nei bridge da
➨ un Member Set, ossia l’insieme delle porte attraverso lequali si raggiungono gli appartenenti alla VLAN
➨ un Untagged Set ossia l’insieme delle porte del MemberSet attraverso le quali le trame vanno trasmesse senzaTAG
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 78
Operazioni in ingresso◆ La porta d’ingresso classifica le trame (assegna unVID)
◆ se non sono taggate può usare diversi criteri perassegnare il tag
➨ la porta fisica➨ l’indirizzo MAC➨ il servizio (protocollo) trasportato➨ default: classificazione associata alla porta fisica
◆ La porta d’ingresso può filtrare le trame la cuiVLAN non include la porta di ricezione nel MemberSet
◆ può rigenerare ( o assegnare) priorità
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 79
Forwarding
◆ Il forwarding segue le regole classiche dei bridge
◆ Instrada sullo spanning tree della VLAN
◆ Filtra la trama se la porta di destinazione non è nel Member Set della VLAN
◆ Toglie il TAG se la porta di destinazione è nell’Untagged Set della VLAN
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 80
Bridge802.1Q
Bridge802.1Q
VLAN B VLAN BVLAN-aware stations
VLAN A VLAN A
Esempio
VLAN C
VLAN Cunaware stations Le trame delle VLAN A e B
sono tagged, quelle della C no
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 81
Interazioni con lo spanning tree◆ Possono verificarsi casi di incongruenza se lo STcambia la configurazione
Bridge802.1Q
Bridge802.1Q
VLAN Bunaware stations
VLAN Aunaware stations
Bridgeunaware
OK se lo STtaglia qui
Incongruenza se lo ST taglia qui
Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 82
Priorità
◆ I bridge possono implementare diverse code conpriorità di servizio
◆ Le priorità delle code corrispondono alle priorità diservizio mappate nel tag header 802.1Q