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Marzo 2004

LAN-8023 - 1 © P. Nicoletti: see page 2

RETI LOCALI BASATE SUETHERNET 802.3

Pietro NicolettiStudio Reti

www.studioreti.it

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LE RETIWAN

MAN

LAN

Wide Area NetworkReti geografiche

MetropolitanArea Network

Reti metropolitane

Local Area NetworkReti locali

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LAN, MAN, WAN La LAN è una rete che si sviluppa a livello locale (ufficio,

edificio, comprensorio) senza l’attraversamento di suolo pubblico

La MAN è una rete che si sviluppa a livello cittadino con particolari standard di comunicazione di livello 2

La WAN si sviluppa a livello geografico con l’attraversamento di suolo pubblico può mettere in comunicazione sia LAN, sia MAN

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Topologia delle reti Punto-Punto Stella Bus Anello Maglia parziale Maglia completa

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Topologia Punto-Punto Mette in comunicazione due singole entità

due computer, due LAN, due entità geografiche

New YorkSan Francisco

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Topologia a Stella Due o più connessioni tra entità che convergono in un

unico apparato di concentrazione

New York

San Francisco

Seattle

DallasMiami

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Topologia a Bus Mette in comunicazione due o più entità tramite un

mezzo trasmissivo che fa la funzione di autostrada di comunicazione (bus)

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Topologia ad Anello Mette in comunicazione due o più entità tramite un

sistema di comunicazione richiuso su se stesso, quindi ad anello

Ring-IN

Ring-OUTRing-IN

Ring-OUT

Ring-IN

Ring-IN

Ring-OUT

Ring-OUT

Ring-IN

Ring-OUT

ANELLO

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Le topologie a maglia La maglia permette di mettere in comunicazione tre o

più entità tramite un sistema di comunicazione che presenta diversi percorsi per raggiungere l’entità finalemaglia parziale maglia completa

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Maglia parziale Nella topologia a maglia parziale le entità sono connesse

con altre e formano un insieme che presenta più di un percorso per raggiungere un’entità di destinazione

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Maglia completa Nella topologia a maglia completa ogni entità è

connessa con tutte le altre

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Tecniche di comunicazione Tipo connesso denominato Connection-Oriented

vantaggi: affidabilità, garanzia della consegna del messaggio

svantaggi: richiede diversi meccanismi di controllo

Tipo non connesso denominato Connection-Less vantaggi: comunicazione snella che richiede sistemi

trasmissivi molto affidabili svantaggi: non garantisce la consegna del messaggio

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Connection Oriented Simile alla chiamata telefonica:

apertura della connessione: i computer si scambiano gli identificativi e stabiliscono la comunicazione che è una sorta di filo virtuale

assegnazione dell’identificativo di connessione (Connection ID)

invio dei dati attraverso il filo virtuale: numerazione dei pacchetti e controllo della sequenza

corretta

Chiusura della connessione

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Connection Less

AuguriCarlo

AuguriGiulia

Buon lavoroStefania

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Connection Less Trasmissione dei pacchetti:

ogni pacchetto contiene l’identificativo del mittente e del destinatario del messaggio

Il trasmittente non effettua controlli sulla consegna del messaggio

Ricezione dei pacchetti: la stazione ricevente verifica se il pacchetto ricevuto è ad

essa destinato: in caso affermativo lo accetta, ma non invia la conferma alla

stazione trasmittente in caso negativo lo scarta

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LAN (Local Area Network) 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.

IEEE: Institute of Electric and Electronic Engineerin comitato 802

emana standard riguardanti le tecnologie delle LAN e delle MAN

http://www.IEEE.org

DEFINIZIONE IEEE 802

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Perchè le LAN? Perchè la maggior parte delle informazioni è trasmessa

localmente

Le trasmissioni locali

sono tipicamente

a burst

La velocità richiesta

è elevata

Mezzo trasmissivo

condiviso da

tutti gli utenti

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Il progetto IEEE 802(Local and Metropolitan Area Network)

Tecnologie trasmissive differenziate

IEEE 802.2Logical Link Control

IEEE802.3

Ethernet

IEEE802.5TokenRing

IEEE802.11

WirelessLAN

FISICO

NETWORK

LIVELLI SUPERIORI

DA

TA

LIN

K

LLC

MAC

LIV. 1

LIV. 2

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ISO/OSI e IEEE 802

Applicazione

Presentazione

Sessione

Trasporto

Rete

Data Link

Fisico

6

5

4

3

2

1

7

IEEE802

LAN/MAN WAN

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NRZ

I

MLT-

30 1 10 0 1 0 0 1 1 1 0

0 V

-

V

0

V

+ V

-

V

+ V

Clock

+ 2.2 V+ 2.8 V

- 2.2 V

- 2.8 V

Il livello fisico

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Il livello 2: Data Link Si occupa di garantire una trasmissione di pacchetti

sufficientemente affidabile e verifica la presenza di errori; stabilisce la metodologia per contendere e condividere un mezzo di comunicazione comune quale la rete

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Il livello 3: Rete Definisce gli indirizzi con cui identificare un nodo in rete,

si occupa di instradare i messaggi con metodologie diverse a seconda dei protocolli; determina se e quali sistemi intermedi devono essere attraversati per giungere a destinazione e provvede ad instradamentialternativi in caso di guasti

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Il livello 4: Trasporto Il livello 4 accetta dati dal livello 5, li frammenta in

pacchetti più piccoli adatti ad essere trasmessi dal livello 3 ed assicura che i pacchetti arrivino tutti nel corretto ordine

Trasporto

Consegnapacco

Firma suricevuta

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I Sottolivelli del livello Data-Link IEEE 802 ha suddiviso il livello Data-Link in due

sottolivelli: LLC: Logical Link ControlMAC: Media Access Control

LLC è comune a tutte le LAN ed è l'interfaccia verso il livello network. I servizi e i protocolli di questo sottolivello sono descritti

nello standard IEEE 802.2

MAC è specifico per ogni LAN e risolve il problema della condivisione del mezzo trasmissivo. Esistono vari tipi di MAC: ad allocazione di canale fissa o

dinamica, deterministici o statistici, ecc.

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Il livello MAC Nelle LAN il livello MAC realizza sempre una rete di tipo

broadcast ogni stazione a livello data link riceve le trame inviate da

tutte le altre stazioni

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 le LAN sono connectionless a livello MAC

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Il Sottolivello MAC Il sottolivello MAC è di fondamentale importanza nelle

reti di tipo broadcast In tali reti occorre:

in trasmissione: determinare chi deve/può utilizzare il canale

in ricezione: discriminare quali messaggi sono destinati alla stazione tramite l’utilizzo di indirizzi

i nodi o apparati di rete vengono identificati in una LAN tramite degli indirizzi di 6 ottetti o byte denominati “Indirizzi MAC”

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Gli indirizzi

Livello Fisico

Livello MAC

Livello LLC

Livello Network

Livelli Superiori

Indirizzi Network

Indirizzi LLC

Indirizzi MAC

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La trama nelle LAN

Livelli Superiori

Header Network

Header LLC

Header MAC

FCS MAC

Sincronizzazione a livello fisico

Separazione delle trame

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La MAC PDU (Protocol Data Unit) 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 LLC-PDU contiene l’header LLC e i dati La FCS (Frame Control Sequence): un CRC su 32 bit per il

controllo dell’integrità della trama

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La MAC PDU (Protocol Data Unit)

SOURCEMAC

Address(6 byte)

DESTINATONMAC

Address(6 byte)

HEADERLLC

Messaggio FCS

HEADER MAC

HEADER NETWORK

Frame Check Sequence(controllo di errore)

4 byte


Separatore di trama

LLC-PDU

DSAP SSAP

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Gli indirizzi MAC Sono standardizzati dalla IEEE

sono lunghi 6 byte, cioè 48 bit si scrivono come 6 coppie di cifre esadecimali

Ad esempio:

0 8 0 0 2 b 3 c 0 7 9 a

000010000000000000101011001111000000011110011010

08-00-2b-3c-07-9a

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Gli indirizzi MAC Si compongono di due parti grandi 3 Byte ciascuna:

I tre byte più significativi indicano il lotto di indirizzi acquistato dal costruttore della scheda, detto anche vendor code o OUI (Organization Unique Identifier).

I tre meno significativi sono una numerazione progressiva decisa dal costruttore

0 8 0 0 2 b 3 c 0 7 9 a

OUI assegnato dall’IEEE Assegnato dal costruttore

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Tipi di indirizzi MAC Single: di una singola stazione

tipo universale contenuto in ROM tipo locale contenuto in RAM

Multicast: di un gruppo di stazioni contenuto normalmente in RAM per il periodo del suo

impiego contenuto in ROM se riservato dall’IEEE

Broadcast: di tutte le stazioni (ff-ff-ff-ff-ff-ff)

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Indirizzi Multicast o di gruppo Il valore del byte più significativo è dispari

01-80-C2-00-00-00

0 1 8 0 C 2 0 0 0 0 0 0

00000001 10000000 11000010 00000000 00000000 00000000

1o Byte 2o Byte 3o Byte 4o Byte 5o Byte 6o Byte

I/G Individual = 0, Global = 1

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Indirizzo MAC locale Assegnato all’interfaccia di rete a livello di

configurazione a dai software di rete Alternativo all’indirizzo MAC universale

AA-04-00-00-23-1C

A A 0 4 0 0 0 0 2 3 1 c

10101010 00000100 00000000 00000000 00100011 00011100

1o Byte 2o Byte 3o Byte 4o Byte 5o Byte 6o Byte

U/L Universal = 0, Local = 1

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Indirizzo Universale o Locale

AA-04-00-00-23-1C08-00-2b-4c-00-8a

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Il sottolivello LLC È la versione per le LAN di HDLC LLC è utilizzabile con un qualsiasi MAC LLC può offrire al Livello 3 i seguenti tipi di servizio:

Tipo 1: Unacknowledged connectionless serviceTipo 2: Connection Oriented serviceTipo 3: Semireliable service

LLC ha sue PDU (LLC-PDU) molto simili a quelle di HDLC LLC ha un suo SAP (LLC-SAP) che viene utilizzato per

discriminare tra più protocolli di livello superiore

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La LLC-PDU

Dati LLC

Header MAC

FCS MAC


Separazione delle trame

DSAP SSAP Control

1 1 1 o 2ottetti

Header LLC

LLC-PDU

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I servizi LLC verso il livello 3

Livello 3OSI

Livello 3TCP/IP

Livello 3....

Sottolivello MAC

Servizi del sottolivello LLC

Servizi del sottolivello MAC

Sottolivello LLC

Scelta basatasu LLC-DSAP

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LLC SAP (Sevice Access Point) Sono grandi un Byte

due bit I/G e U riservati 64 indirizzi singoli, globali definibili ff broadcast 00 data link layer itself

Gli indirizzi universali sono assegnati dall’ISO solo per i protocolli progettati da un comitato di standardizzazione

1 0 1 1 1 1 0 1

I/G (Individual=0, Group=1)U (Non Universal=0, Universal=1)

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Esempi di SAP-LLC Codifiche di DSAP e SSAP

0FEH - protocollo ISO 8473 042H - protocollo IEEE 802.1D Spanning Tree 0AAH - pacchetto LLC di tipo SNAP

Nel campo control la codifica 03H indica un pacchetto UI (Unnumbered Information)

042H 042H 03H

1 1 1 mOTTETTI

DSAP SSAP CONTROL INFORMATION

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SNAP PDU Subnetwork Access Protocol (SNAP)

Si riconoscono dalla codifica 0AAH in DSAP e SSAP Si utilizzano quando i pacchetti LLC contengono dati

derivati da protocolli non OSI Esiste un Header aggiuntivo su 5 ottetti detto Protocol

Identifier

0AAH

DSAP SSAP CONTROL INFORMATION

ProtocolIdentifier

0AAH 03H 000000H 0800H

OUI ProtocolType

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Il Protocol Identifier È composto da due parti:

L’OUI (su 3 ottetti) che indica chi ha progettato il protocollo

Il protocol type (2 ottetti) che identifica il protocollo

Se l’OUI è uguale a zero il protocol type è quello usato in ethernet v2.0, ad esempio: 6003 Decnet fase IV 6004 LAT 8137/8 IPX 0800 IP 0806 ARP 809B EtherTalk (AppleTalk over Ethernet)

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LA RETE ETHERNET/802.3

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IEEE 802.3 È l'evoluzione della rete Ethernet creata da Digital, Intel

e Xerox all’inizio degli anni 80 Livello fisico:

topologia e cablaggio: originariamente a bus → cavi coassiali ora tipicamente a stella → doppini e fibre ottiche 7 sotto-standard diversi usati

velocità trasmissiva è sempre di di 10 Mb/s

Sottolivello MAC del livello Data-LinkCSMA/CD

Esiste interoperabilità tra Ethernet v2.0 e IEEE 802.3

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Il MAC di Ethernet/802.3 CSMA/CD:

Carrier SenseMultiple Accesswith Collision Detection

Protocollo MAC: concepito per topologie a bus non deterministico con tempo di attesa non limitato

superiormente

A B C D E F

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Trasmissione senza collisione Ascolto del canale trasmissivo e verifica se è libero Trasmissione

l’ascolto continua anche in questa fase

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Trasmissione con collisione Tempo di ritardo causa un’indicazione errata sulla

presenza di trasmissioni in corso sul canale trasmissivo, questo fatto introduce la possibilità che si verifichino delle collisioni

Collisione

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Ethernet v2.0 e IEEE 802.3

802.3ISO

8802.3

802.2 Logical Link ControlISO 8802.2

LIVELLONETWORK

LIVELLODATA LINK

LIVELLOFISICO

LLC

MAC

CSMA/CD

Ethernetversione

2.0

CSMA/CD

Ethernet v2.0 di :Digital, Intel, Xerox

Standard ANSI/IEEE ed ISO/IEC

802.5ISO

8802.5

FDDIISO9314

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Compatibilità Ethernet - IEEE 802.3

Livello Network (o altro livello superiore)

Livello Fisico

Ethernet v2.0

Livello Fisico

IEEE 802.3

MAC

Ethernet v2.0 MAC

IEEE 802.3

LLC

IEEE 802.2

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Modello architetturale di 802.3

MDI

Livello

Data-Link

Livello

fisico

ISO/OSI IEEE 802.3 / ISO 8802.3

CSMA/CD

Physical Layer Signaling (PLS)

10BASE-T 10BASE2 10BASE5 10BASE-F

AUI

MAC

PMA: Physical Medium Attachment

AUI: Attachment Unit Interface

MDI: Medium Dependent Interface

IEEE 802.2/ISO 8802.2 Logical Link Control LLC

Livello Rete

PMA

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Tipi di pacchetto Coesistenza nelle reti di pacchetti formato Ethernet Ver.

2.0 e IEEE 802.3 protocolli più datati adottano pacchetti Ethernet 2.0 protocolli più recenti adottano pacchetti IEEE 802.3

IEEE 802.3

Ethernet v2.0

Payload (campo dati) FCSLUNDestinatario MittenteSFDPreambolo PAD

7 ottetti 6 ottetti1 ottetto 6 ottetti 2 ottetti 4 ottetti

Payload (campo dati) FCSTipoDestinatario MittenteSFDPreambolo

46 - 1500 ottetti

>1500

0 - 1500

PAD: Padding

SFD: Starting Frame Delimiter

FCS: Frame Check Sequence

LUN: lunghezza

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La separazione delle trame In trasmissione si deve garantire un IPG/IFS minimo di

9.6µs Il ricevente per distinguere 2 pacchetti consecutivi

necessita di un IPG/IFS minimo di 4.7µs

Pacchetto o Trama

(TX) 9.6 µµµµs min.

(RX) 4.7 µµµµs min.

Pacchetto o Trama

IPG (Inter Packet Gap - termine Ethernet v 2.0)

IFS (Inter Frame Spacing - termine 802.3)

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Ethernet: standard di livello fisico IEEE 802.3 stabilisce stabilisce 7 standard a livello fisico:

10BASE5: usa il coassiale di tipo thick 10BASE2: usa il coassiale di tipo thin 10BASE-T: usa il doppino FOIRL: usa la fibra ottica per connettere i repeater 10BASE-FL: è un’evoluzione del FOIRL per connettere

repeater o stazioni 10BASE-FB: è uno standard in fibra ottica con

caratteristiche di fault tolerance 10BASE-FP: è uno standard che fa uso di stelle ottiche

passive

Oggi si utilizzano solo gli standard 10BASE-T e raramente 10BASE-FL

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10BASE-T Standard per IEEE 802.3 su doppino UTP (Unshielded

Twisted Pair) Caratteristiche:

concepito per applicazioni d'ufficio utilizzo di UTP a basso costo facilità di connettorizzazione (RJ45)

Standard di tipo link (punto a punto): richiede l'adozione di repeater per collegare le stazioni la connessione tra repeater e stazione è fatta usando due

doppini (due coppie): TX stazione - RX repeater RX stazione - TX repeater

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10BASE-T Concepito per adattare IEEE 802.3 a cablaggi

strutturati:TIA/EIA 568A ISO/IEC 11801 EN-50173

Cavo UTP 100 Ω costo del cavo minore di 500 lire/metro

Lunghezza massima consigliata 100 m 90 m di cablaggio strutturato 10 m di cavetti di patch

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Connettori per 10BASE-T

Presa Femmina daparete

Spinotto (plug) maschiovolante

Connettori RJ45 a otto fili

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RJ45: assegnazione delle coppie TD+ (pin 1)

TD- (pin 2)

RD+ (pin 3)

Non Utilizzato

Non Utilizzato

RD- (pin 6)

Non Utilizzato

Non utilizzato

Vista frontale del connettore

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10BASE-T: Funzionalità Funzione di Trasmissione:

trasferisce i dati dal DTE alla coppia TX se non vi è nulla da trasmettere, trasmette sulla coppia TX

un segnale di idle (TP_IDL)

Funzione di Ricezione: trasferisce i dati dalla coppia RX al DTE

Funzione di Loopback: il MAU invia al DTE i dati trasmessi sulla coppia TX

Funzione di Rilevazione delle collisioni: il MAU rileva una collisione quando riceve

simultaneamente dati dalla coppia RX e dal DTE

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10BASE-T: Funzionalità Funzione di SQE Test:

serve a collaudare periodicamente il circuito del MAU che rileva le collisioni

Funzione di Jabber: interrompe trasmissioni di trame che eccedano la

lunghezza massima consentita

Funzione di Link Integrity Test: verifica che il MAU stia trasmettendo o ricevendo trame

oppure ricevendo il segnale di idle in caso contrario entra in uno stato di “Link Test Fail”

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Link Integrity Test:10BASET e 10BASE-FL

PACCHETTO

Start of TP_IDL450 ns

LINK TEST PULSE200 ns

SILENZIO8 ÷ 24 ms

STATO DI IDLE

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Standard su fibra ottica Le fibre ottiche richieste da IEEE 802.3 per FOIRL,

10BASE-FL, 10BASE-FB, 10BASE-FP devono avere le seguenti caratteristiche:multimodali 50/125 e 62.5/125 terminate su connettori STmultimodale 100/140 terminata su connettori F-SMA

(utilizzata solo per FOIRL) trasmissione in prima finestra (850 nm) la banda passante minima richiesta è di 160 MHz.Km

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10BASE-FL Lo standard 10BASE-FL è una miglioria del FOIRL ed è

compatibile con esso: implementa le funzionalità aggiuntive di

Link Integrity Test Jabber

lunghezza massima del link 2000 m calcolo del power budget

1.5 dB perdita 2 connettori ST8 dB attenuazione 2 Km di fibra ottica1 dB margine

10.5 dB power budget

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Rilevamento della collisione su coax

Rl50 ΩΩΩΩ

± 1%

RX

Rl50 ΩΩΩΩ

± 1%

TX

Cavo Coassiale

Transceiver

V > 1.492 V = Collisione

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Collisione su 10BASE-T e coax La collisione non si verifica sul doppino in quanto è

intrinsecamente full-duplex Nel caso 10BASE-T la collisione avviene solo dentro il

repeater che è il vero elemento di condivisione della banda trasmissiva quando su due o più segmenti c’è trasmissione di dati

all’interno del repeater si verifica la reale collisione

Nel caso coax si può verificare sia sul cavo, sia nel repeater

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Collisione nel repeater

Repeater

Trasm

ission

e Trasmissione

Collisione

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10baseT: Crossover Function e Collisiondetection sul MAU

La funzione di crossover può essere implementata automaticamente nel MAU

MAU MAUCavo

1 TD+

2 TD-

3 RD+

6 RD-

3 RD+

6 RD-

1 TD+

2 TD-Coll.

detect

DO

DI

CI Coll.detect

DO

DI

CI

MAU: Medium Attachment Unit (Transceiver)

DO = Data Output DI = Data Input CI = Collision Input

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Connessione DTE - MAU Il MAU deve inviare, alla fine della trasmissione di un

pacchetto, un segnale al DTE sui fili della rilevazione delle collisioni: tale segnale serve a collaudare i circuiti di rilevazione delle

collisioni può essere indicato con i nomi:

CPT (Collision Presence Test - termine Ethernet V 2.0) SQE Test (Signal Quality Error Test - termine 802.3).

Tale funzionalità: è importante per il corretto funzionamento della rete può essere disabilitata non deve essere disabilitata in modo sistematico

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Connessioni HardwarePin 13

Pin 6

Pin 5Pin 12

Pin 2

Pin 9

Pin 3

Pin 10

Coll.

circ.

Pin 13

Pin 6

Pin 5Pin 12

Pin 2

Pin 9

Pin 3

Pin 10

+ 12 V, oppure + 15 V

Receiver

Collision

Transmitter

Power

RX

Coll.

TX

DTE TransceiverCable

+c

+

-

+

-

+

-

Isolated

Power Supply

MAU

TXRX

UTP

AUIAttachment

UnitInterface

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SQE-Test SQE-Test deve essere :

abilitato sul transceiver se esso è connesso ad un controller (interfaccia di una CPU, bridge, router, terminal server, gateway)

disabilitato sul transceiver se esso è connesso ad un repeater IEEE 802.3 (alcuni vecchi repeater ethernet lo richiedevano abilitato)

Possibili incompatibilità possono verificarsi per differenze di tempistica del segnale tra: transceivers Ethernet V 2.0 connessi a controller 802.3 transceivers 802.3 connessi a controller Ethernet V2.0 si possono verificare delle false collisioni:

aggiornare l’hardware a IEEE 802.3 qualora non possibile, disabilitare lo SQE-Test

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Tempistiche CPT e SQE

PACCHETTOCPT300 ns Minimo500 ns Nominale

360 ns

min.deve finire entro

2000 ns

Ethernet v2.0

PACCHETTOSQE - Test500 ns Minimo1500 ns Nominale

deve finire entro 3000 ns

IEEE 802.3

600 ns

min.

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Tipi di Segmento Esistono quindi due tipi di segmenti:

Mixing Segment in grado di connettere più di 2 transceiver(connessione di tipo punto-multipunto):

10base5 10base2 10baseFP

Link Segment in grado di connettere unicamente 2 transceiver (connessione di tipo punto-punto):

10baseT FOIRL 10baseFL 10baseFB

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Il ripetitore o hub Serve per ripetere e rigenerare una sequenza di bit

ricevuti da una porta sulle altre porte. Assume il nome di:

repeater quando è costituito da 2 porte;multiport repeater quando è costituito da più di 2 porte.

ApplicazioneApplicazione

PresentazionePresentazione

SessioneSessione

TrasportoTrasporto

ReteRete

Data LinkData Link

FisicoFisicoFisicoFisico FisicoFisico

Ripetitore

ApplicazioneApplicazione

PresentazionePresentazione

SessioneSessione

TrasportoTrasporto

ReteRete

Data LinkData Link

FisicoFisico

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Repeater: funzionalità Signal Amplification Signal Symmetry Signal Retiming Carrier Sense and Data Repeat Preamble Insertion (non presente in Ethernet V 2.0)

non “taglia” il preambolo come in Ethernet V 2.0 tende a ridurre l'interpacket gap (IPG)

Fragment Extension (min 96 bit) Collision Detection and Jam Generation Test functions

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Repeater: limiti Un repeater IEEE 802.3 introduce un ritardo pari a 14

bit-time (1.4 µs) Repeater Set

insieme costituito da: 1 repeater 2 cavi drop da 50 m 2 transceiver

introduce un ritardo pari a 53.28 bit-time (5.33 µs) equivale al ritardo introdotto da circa 530 m di cavo

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Configurazione: regole semplificate generali Si applicano solo in presenza di segmenti:

10BASE-5, 10BASE-2, 10BASE-T, FOIRL, 10BASE-FL

Tra due stazioni ci possono essere: 5 segmenti 4 repeater-set 2 transceiver e 2 cavi AUI per le due stazioni

Al massimo 3 segmenti possono essere coax mentre gli altri devono essere link

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Regole semplificate per 10BASE-T Lunghezza massima del segmento 10BASE-T

100 metri limite imposto dal cablaggio strutturato secondo le

normative TIA/EIA 568, ISO/IEC 11801, EN-50173

Ammessi 5 repeater in cascata 6 segmenti 10BASE-T in cascata

Marzo 2004


Collision Window È una finestra di 512 bit-time (51.2 µs)

dimesioni pari a quelle del pacchetto più corto 64 ottetti, cioè 512 bit

viene aperta immediatamente dopo la trasmissione dello SFD

Per garantire la funzionalità del CSMA/CD: la stazione trasmittente deve rilevare la collisione mentre

sta ancora trasmettendo

56 bit preambolo

8 bit Start Frame Delimiter

511 bit (collision window - 1)

575 bit Max. Round Trip Delay

Marzo 2004


PDV: Path Delay Value PDV corrisponde al tempo utile in cui è possibile rilevare

una collisione (T1 + T2 della figura)

PDV ≤ 570 bit-time (57 µs a 10 Mb/s) Max. Round trip Delaymeno 5 bit-time di margine di sicurezza

T1

T2

A B

Collisione

Marzo 2004


PVV: Path Variability Value E’ l’entità massima ammessa, lungo tutto il percorso,

che tende a ridurre l’Inter Frame Spacing per effetto della variabilità con cui la porta di un repeater si sincronizza sul preambolo tale somma deve essere inferiore a 49 bit-time

limita il numero di ripetitori

Marzo 2004


Massima estensione di una rete 802.3 a 10 Mb/s La seguente configurazione è valida solo con le regole

estese: l'estensione massima può raggiungere i 4000 m

PDV 568.75 bit time, PVV 10.5 bit time

R

DTE 2DTE 1

Segmenti Link2000 m - 10BASE-FL

Marzo 2004


Fast Ethernet - IEEE 802.3u IEEE 802.3u è detto anche 100BASE-T

Evoluzione di Ethernet 802.3 10BASE-T e 10BASE-F

Quattro sotto-standard per diversi mezzi fisici: 100BASE-T4 (doppino cat 3, su 4 coppie) 100BASE-T2 (doppino cat 3, su 2 coppie) 100BASE-TX (doppino cat 5, su 2 coppie) 100BASE-FX (fibra ottica)

Mantiene l’algoritmo CSMA/CD di 802.3 Mantiene il formato del pacchetto di 802.3 Velocità 100 Mb/s

100BASE-X

Praticamenteinutilizzati

Marzo 2004


Modello architetturale 802.3u

LIVELLO

DATA LINK

LIVELLO

FISICO

ISO/OSI IEEE 802.3 - 100BASE-T

CSMA/CD

Reconciliation Sublayer

PCS 100BASE-T4 PCS 100BASE-T2

100BASE-T4 100BASE-T2

MII

MAC

PHY: Physical Layer Device

PMA: Physical Medium Attachment

PMD: Physical Medium Dependent

PCS 100BASE-X

100BASE-TX 100BASE-FX

MDI

PMA

PMD PHY


MII: Medium Independent Interface

PCS: Physical Coding Sublayer

Marzo 2004


Limiti sulla dimensione della rete Velocità dieci volte superiore

Data Rate 100Mb/sBit time 10ns Interpacket gap 0.96µs Slot time 512 bit (5.12µs)

Distanze dieci volte inferiori (200 m + 5 m) Sufficienti per il cablaggio a stella (attorno ad un HUB) di

una rete di 100 m di raggio (200m di diametro)

Marzo 2004


100 m 100 m5 m

Dorsale

o WAN

Dominio di collisione (massimo 205 m)

LAN

Router

Bridge

Switch

Topologia di rete

Marzo 2004


Livello fisicoCollegamenti punto-punto tra: stazioni

bridge switch

stazione e ripetitore

Standard Mezzo fisico UtilizzoLunghezzamassima

Codifica

100BASE-T4Doppino attorciliato non

schermato cat 3 o superiore4 coppie 100 m 8B6T

100BASE-T2 Doppino attorciliato nonschermato cat 3 o superiore

2 coppie 100 m PAM5x5

100BASE-TX Doppino attorciliato nonschermato cat 5 o schermato

2 coppie 100 m FDDI:4B5B

100BASE-FXFibra ottica multimodale

(62.5/125 µm)2 fibre

400 m – HD2000 m - FD

FDDI:4B5B

Ripetitore

Stazione

Marzo 2004


100BASE-T4Utilizzo delle 4 coppie 1 per trasmissione 1 per ricezione 2 per trasmissione o ricezione

Ricezione Trasmissione

RipetitoreStazione

Marzo 2004


100BASE-XLimiti fisici sulle dimensioni della rete 100BASE-X identifica funzioni e specifiche comuni a

100BASE-TX e 100BASE-FX Derivato del livello fisico di FDDI (ISO/IEC 9314) 100BASE-TX utilizza UTP o STP (Shielded Twisted Pair)

Lughezza massima di tratta: 100 mDiametro massimo della rete 205 m con 2 ripetitori

100BASE-FX utilizza fibra ottica Lunghezza massima di tratta: 400 m

Limite derivante dal CSMA/CD

Diametro massimo della rete 300 m con 1 ripetitore

Marzo 2004


Autonegoziazione Possibilità di negoziare:

velocità (solo su rame)modalità half/full duplex (su rame e fibra)

Sequenza di negoziazione: 1 Gb/s full-duplex 1 Gb/s half-duplex 100 Mb/s full-duplex 100 Mb/s half-duplex 10 Mb/s full-duplex 10 Mb/s half-duplex

Marzo 2004


Gigabit EthernetIEEE 802.3z e IEEE 802.3ab Estensione del protocollo di accesso al mezzo (MAC) Serie di protocolli di livello fisico GMII (Gigabit Media Independent Interface) tra essi

LIVELLO

DATA LINK

LIVELLO

FISICO

ISO/OSI IEEE 802.3

CSMA/CD

Reconciliation Sublayer

1000BASE-T

GMII

MAC

1000BASE-X

MDI

PHY

GMII: Gigabit Medium Independent Interface


PHY: Physical Layer Device

1000BASE-SX 1000BASE-LX 1000BASE-CX

Marzo 2004


Nuovi meccanismi Carrier extension

Aumenta il tempo minimo di trasmissione di un pacchetto Preambolo + dati + extension bit = 4096 bitTempo massimo per rilevare una collisione 4.1 µs

Dimensioni dell’ordine di Fast Ethernet (tempo di rilevamento 5.1 µs)

Burst mode La stazione non rilascia il controllo del mezzo alla fine della

trasmissione di un pacchettoTrasmissione di extension bit durante l’Inter Frame GapMassima tramissione continua: 64 Kbit

Marzo 2004


Modalità di fuzionamento Si prevede una modalità condivisa basata su ripetitori

Non utilizzataNon si conoscono prodotti commerciali

Normalmente utilizzo in modalità full duplexNo carrier extension

Non ci sono collisioni

No burst mode Non c’è contesa

Marzo 2004


Gigabit EthernetLivello fisico

1000BASE-SX MMF 50/125 µµµµm (400 MHz * Km a 850nm) 2 fibre 500 m FC: 8B10B

MMF 50/125 µµµµm (500 MHz * Km a 850nm) 550 m

MMF 62.5/125 µµµµm (160 MHz * Km a 850nm) 220 m


1000BASE-LX MMF 50/125 µµµµm (400/500 MHz * Km a 1300nm) 2 fibre 550 m FC: 8B10B


SMF 10/125 µµµµm 5000 m

1000BASE-CX Doppino attorcigliato schermato bilanciato 2 coppie 25 m FC: 8B10B

(jumper cable) 150 ΩΩΩΩ

1000BASE-T Doppino attorcigliato non schermato 4 coppie 100 m PAM5

bilanciato 100 Ω Ω Ω Ω Cat. 5

MMF = Multi Mode Fiber (Fibra ottica multimodale) SMF = Single Mode Fiber (Fibra ottica monomodale)

Standard Mezzo fisico Utilizzo Max Codifica

(banda passante per lunghezza) lung.

Marzo 2004


Ripetitore

Stazione

1000BASE-T Trasmissione full-duplex su 4 coppie

250 Mb/s per coppiaTrasformatori ibridi (hybrid)

Come forchetta telefonica

Codifica di linea PAM5 (5-level Pulse Amplitude Modulation) 6 simboli binari codificati come quadrupla di simboli

quinariOgni simbolo tramesso su una coppia

125 Mbaud per coppia

Ridondanza utilizzata per codici di controllo UTP di cat 5 deve superare collaudi ulteriori oltre a quelli

previsti dalle specifche di cablaggio strutturato antecedentialla versione dello standard TIA/EIA TSB95

Marzo 2004


1000BASE-X Comprende

1000BASE-CX (copper short range) 1000BASE-SX (short wavelength) 1000BASE-LX (long wavelength)

Basato sul livello fisico di Fiber Channel (FC)Codifica a blocchi 8B10BRidondanza: simboli di controllo e transizioni

Marzo 2004


Ricettacolo

Connettore

Ricevi

tore

Trasm

ettito

re

Alloggiamenti per le chiavi di inserzione

Chiavi di inserzione

Luce u

scente

Luce e

ntrant

e

Connettore e ricettacolo1000BASE-SX e 1000BASE-LX

Marzo 2004


I finestra850nm

II finestra1310nm

III finestra1550nm

Lucevisibile

10

5

2

1

0.5

AttenuazionedB/km

Lunghezza d'onda

nm

160015001000455 750

Finestre di attenuazione utilizzate

Utilizzata da 1000BASE-SX

Utilizzata da 1000BASE-LX

Marzo 2004


Connettore SC di Colore BLU

Connettore SC di Colore BEIGE

Connettori SC di Colore BEIGE

Apparato con porta 1000BASE-LX

Cassetto ottico del cablaggio

Giunzione a fusione tra spezzoni di fibra SMF e MMF

MMF = Multi Mode Fiber (Fibra ottica multimodale)

SMF = Single Mode Fiber (Fibra ottica monomodale)

1000BASE-LX e fibra ottica multimodale:Mode Conditioning Patch Cord

Necessario perchè il laser del transceiver è progettatoper la trasmissione su fibra monomodale

Marzo 2004


Prodotti commerciali non standard Seconda finestra (1310 nm), fibra monomodale: 10 Km Terza finestra (1550 nm), fibra monomodale: 100 Km Non garantita interoperatività tra apparati di costruttori

diversi

Marzo 2004


10 Gigabit Ethernet - IEEE 802.3ae Standard in via di approvazione Stesso formato di trama di IEEE 802.3 Solo modalità full-duplex

No ripetitoriNo CSMA/CDNo carrier extension

Mantenere la buona fama di Ethernet 10x in incremento delle prestazioni 3x in incremento dei costi

Penetrazione mercato delle reti metropolitane (MAN) e geografiche (WAN)Rapporto prezzo/banda più elevato rispetto a soluzioni

tradizionali (SONET/SDH, Frame Relay, ATM)

Marzo 2004


PMA: Physical Medium AttachmentPMD: Physical Medium DependentXGII: 10 Gigabit Medium Independent Interface

MDI: Medium Dependent InterfacePCS: Physical Coding SublayerPHY: Physical Layer Device

LIVELLO

DATA LINK

LIVELLO

FISICO

ISO/OSI IEEE 802.3ae

MAC (opzionale)MAC (opzionale)

Reconciliation SublayerReconciliation Sublayer

10GBASE-X

(8B10B)

10GBASE-X

(8B10B)

XGMII

10GBASE-R (64B/66B)10GBASE-R (64B/66B)

WAN Interface Sublayer (WIS)WAN Interface Sublayer (WIS)

10GBASE-R10GBASE-R

10GBASE-LX410GBASE-LX4

10GBASE-SR10GBASE-SR

10GBASE-LR10GBASE-LR

10GBASE-ER10GBASE-ER

10GBASE-SW10GBASE-SW

10GBASE-LW10GBASE-LW

10GBASE-EW10GBASE-EW

PH

Y

PCS

PMD

PMA

10GBASE-R 10GBASE-W

LAN PHY WAN PHY

MDI

Modello architetturale

Marzo 2004


WAN PHY Permette trasporto su infrastrutture MAN e WAN

esistentiDWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing)

Permette riutilizzo di componenti MAN e WAN esistentiTransceiver e circuiteria SONET/SDH

Velocità di trasmissione diversa (9.6 Gb/s) dal LAN PHY Comunanze tra WAN PHY e LAN PHY → attesi sul

mercato componenti con entrambe le funzionalità Specialmente 10GBASE-R e 10GBASE-W

WIS (WAN Interface Sublayer) adatta il segnale del PCSBit scrambling Intestazioni SONET/SDH

Marzo 2004


16640 ottetti63

576 ottetti

(STS-192c) Payload (campo dati)

Transport

Transport

Overhead

Overhead

17280 ottetti

9 r

igh

e

STS-192c = Synchronous Transport Signal – di livello 192, c = concatenated (concatenato)

SPE = Synchronous Payload Envelope

Line

Overhead

Section

Overhead

(STS-192c) SPE

Colonna di

Path Overhead

Payload (campo dati)

1

9 r

igh

e

16704 ottetti

Trama IDLE

Fixed

Stuff

(non

usato)

IDLE

IDLE

Flusso di dati dal PCS

TramaIDLE

Trasporto di trame 10GE su SONET/SDH

Marzo 2004


10GE e SONET/SDH Versione semplificata di SONET/SDH

Evitare la complessità imposta dai requisiti di SONET/SDH Limitare il costo dei componenti

Solo alcuni campi dell’intestazione sono utilizzati Eliminazione dell’elevata precisione di sincronizzazione

No Stratum-1 clock (precisione 10-12)

Dispositivi 10GE generano e inoltrano trame in modoasincrono usando framing SONET/SDH limitate funzionalità di management SONET/SDH

Marzo 2004


Livello fisico

Standard Tipo fibraMassimalunghezza

Finestra Utilizzo Codifica

Multimodale 62.5 µm 26 – 33 m10GBASE-SR

Multimodale 50 µm 66 – 300 m850 nm

Edificio(Cablaggioorizzontale)

64B/66B

10GBASE-LR Monomodale (10 µm) 10 Km 1310 nm Comprensorio 64B/66B

10GBASE-ER Monomodale (10 µm) 40 Km 1550 nm Metropolitana 64B/66B

Multimodale 62.5 µm 300 m

Multimodale 50 µm 240 – 300 m

Edificio

(Cablaggioorizzontale)

10GBASE-LX4

Monomodale (10 µm) 10 Km

1310 nm

Comprensorio

FC 10G: 8B10B

Multimodale 62.5 µm 26 – 33 m10GBASE-SW

Multimodale 50 µm 66 – 300 m850 nm

Edificio

(Cablaggio

orizzontale)

64B/66B

SONET/SDH

framing

10GBASE-LW Monomodale (10 µm) 10 Km 1310 nm Comprensorio64B/66B

SONET/SDHframing

10GBASE-EW Monomodale (10 µm) 40 Km 1550 nm Metropolitana64B/66B

SONET/SDHframing

Marzo 2004


10GBASE-X Codifica derivata da 10G FC (Fiber Channel a 10 Gb/s) Blocchi di 32 bit sono codificati con 4 blocchi di 10 bit Inviati su 4 corsie (lane)

Ogni corsia opera a 3.125 Gbaud

Ridondanza utilizzata per codici di controllo Per esempio segnale idle per realizzare l’inter frame gap

Marzo 2004


10GBASE-LX4

reti locali basate su ethernet 802 - studioreti.itstudioreti.it/slide/lan-8023+evoluz_i_c.pdf ·...

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