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Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 1 LAN IEEE 802.3 (Ethernet)

03-4 - Lan Ieee 802.3 (Ethernet)

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Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 1

LAN IEEE 802.3(Ethernet)

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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

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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)

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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

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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)

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◆ 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

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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

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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)

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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

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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

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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

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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

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Livello fisico 802.3 10BaseFB

utilizza fibre per il backbone fino a 1 Km

Hub Hubrouter

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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

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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

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Il repeater 802.3

◆ nelle strutture ad HUB trova posto nell’HUB stesso

◆ realizza la somma dei segnali (BUS) elettronicamente

repeater

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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)

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Estensione della LAN mediante bridgeIEEE 802.1D

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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

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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

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Differenza fra Repeater e Bridge

Bridge

trame

Repeaterbit

Store and forward dei bit

Store and forward dei pacchetti

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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Meccanismo di definizionedell’albero

A

Rootbridge

Designated bridge

root port

root port

designated port

blocked port

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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Bridge

Segmentazione di domini di accesso multiplo

◆ I bridge sono anche usati per segmentare una LAN in più domini di accesso multiplo

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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

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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

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Repeater

Bridge

Collocazione dei bridge

◆ I bridge trovano posto spesso nell’HUB insieme al (ai) repeater

◆ e sono connessi da backbone

Repeater

Bridge

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 51

Aggiunte successive allo standard802.3

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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

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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,…..

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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Gennaio 2003 F. Borgonovo: La rete Ethernet 67

Le Virtual LAN 802.1Q

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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