La rete Ethernet ALOHA ALOHA ALOHA Probabilità (1-p)N

La rete Ethernet
09CDUdc
Reti di Calcolatori
La progettazione delle reti:
Evoluzione della rete Ethernet
ALOHA
Î È il protocollo ad accesso
casuale che ha ispirato Metcalfe
Î Proposto da Norm Abramson
per rete wireless
nelle Hawaii
Î Trasmissioni indipendenti
Î Rilevazioni delle collisioni
ALOHA
Si ha una trasmissione con
successo (senza collisioni) se
nessun altro degli N nodi sta già
trasmettendo quando il nodo i
inizia la trasmissione...
Probabilità (1-p)N-1
Nasce a metà degli anni ’70,
dal progetto di Bob Metcalfe,
studente di dottorato al MIT
ALOHA
Î Quando una stazione ha un
pacchetto pronto lo trasmette
Î Se si verifica una collisione, lo
ritrasmette con probabilità p
dopo un tempo Tframe
Î Se non lo ritrasmette (probabilità
1-p), attende il tempo Tframe
e ripete
Ethernet: CSMA/CD
Aumenta l’efficienza di ALOHA
grazie al “Carrier Sense”:
si rileva la presenza
di trasmissioni in atto
prima di trasmettere
Inoltre, il tempo di attesa
cresce esponenzialmente
nel caso di collisioni consecutive
1
“CS”: Carrier Sense
“CS”: Carrier Sense
IL MEZZO È LIBERO:
POSSO INIZIARE LA
TRASMISSIONE
QUALCUNO STA
TRASMETTENDO?
A
B
G
C
F
D
A
E
G
“MA”: Multiple Access (?)
B
G
C
F
IL MEZZO
È LIBERO
A
E
G
G
IL MEZZO
È LIBERO
B
C
F
F
D
E
“MA”: Multiple Access (?)
D
“CS”: Carrier Sense (II)
A
C
DOVREI TRASMETTERE,
MA DEVO ASPETTARE
BLA BLA BLA...
BLA BLA BLA...
A
B
B
C
F
D
E
“MA”: Multiple Access (!)
BLA BLA BLA ...
BLA BLA BLA...
D
A
E
G
B
C
F
D
E
2
Annullamento della trasmissione
“CD”: Collision Detection
C’È STATA UNA
COLLISIONE!
A
B
C’È STATA UNA
COLLISIONE!
C
G
F
D
A
E
G
B
C
D
F
E
Ethernet v2.0 e IEEE 802.3
Backoff
ATTENDO
PRIMA DI
RIPROVARE
A
SEQUENZA DI
JAMMING
SEQUENZA DI
JAMMING
ATTENDO
PRIMA DI
RIPROVARE
B
C
802.2 Logical Link Control
ISO 8802.2
LLC
LIVELLO
DATA LINK
Ethernet
versione
2.0
D
MAC
LIVELLO
FISICO
G
F
CSMA/CD
E
DATA
FCS
da 46 a 1500
4
Ottetti 7
1
6
6
2
Lo Start of Frame Delimiter
indica l'inizio della trama
Standard ANSI/IEEE ed ISO/IEC
Lunghezza della trama
compresa tra 64 e 1518 ottetti
PREAM. SFD DSAP SSAP
Ottetti 7
FDDI
ISO
9314
Trama IEEE 802.3
Lunghezza della trama
compresa tra 64 e 1518 ottetti
PREAM. SFD DSAP SSAP TYPE
802.5
ISO
8802.5
CSMA/CD
Ethernet V 2.0 di :
Digital, Intel, Xerox
Trama Ethernet v2.0
802.3
ISO
8802.3
1
2o 6 2o6
Length
2
DATA
Pad
Cheksum
0 – 1500
0 - 46
4
Lo Start of Frame Delimiter
indica l'inizio della trama
3
LAN tradizionali
Evoluzione della rete Ethernet
• Mezzo condiviso ad
accesso multiplo
• Throughput
massimo aggregato
10 Mb/s
Progressivo abbandono del mezzo
fisico condiviso
Aumento della banda richiesta
dagli applicativi (es.
multimedialità)
Aumento delle
dimensioni delle reti
Î Link punto-punto su doppino
o fibra ottica
Î Hub (concentratori) che ripetono
le trame bit a bit
BLA BLA BLA...
LAN ad alte
prestazioni
Evoluzione della rete Ethernet:
evoluzione nel cablaggio
Ethernet
HUB
Concentratore
Evoluzione della rete Ethernet:
banda condivisa o dedicata?
HUB
Concentratore
SWITCH
Token-Ring
FDDI
Evoluzione della rete Ethernet
Progressivo abbandono della
condivisione della banda trasmissiva
Î Bridge 802.1D
Î Switch (realizzazione hardware
delle funzioni di inoltro dei bridge)
BLA BLA BLA...
BLA
BLA ...
Evoluzione della rete Ethernet
Aumento della velocità trasmissiva
Î Fast Ethernet (IEEE 802.3u): 100
Mb/s
Î Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z,
IEEE 802.3ab, IEEE 802.3x): 1 Gb/s
Î 10Gb Ethernet (IEEE 802.3ae): 10
Gb/s
4
Evoluzione della rete Ethernet
Viene mantenuto il formato
del pacchetto
Vengono modificati alcuni
parametri del protocollo
Domanda
• Qual è l’estensione massima di una
rete Fast Ethernet in assenza di
switch o router?
– Risposta: 200 m
Î Fast Ethernet: si riduce il
diametro massimo della rete
Î Gigabit Ethernet: si aumenta la
durata minima della trasmissione
Ethernet
Fast
Ethernet
Gigabit
Ethernet
Velocità
trasmissiva
10 Mb/s
100 Mb/s
1 Gb/s
Bit Time
100 ns
10 ns
1 ns
Inter Packet
Gap
9,6 µs
0,96 µs
96 ns
Slot Time
51,2 µs
5,12 µs
4,096 µs
Evoluzione della rete Ethernet
Î 10Gb Ethernet:
si abbandona la possibilità di
condividere la banda trasmissiva
mediante CSMA/CD (rete di soli
switch con collegamenti puntopunto full duplex)
Gigabit Ethernet: Frame bursting
• Una stazione può iniziare la trasmissione
di più pacchetti senza rilasciare il mezzo
trasmissivo fino al burst-limit che è di
65536 bit (8192 ottetti)
– la stazione che trasmette in burst-mode
deve:
• estendere il primo pacchetto se di lunghezza
inferiore allo slot time (i successivi non
richiedono l’estensione)
• riempire lo spazio dell’IPG con dei bit di
estensione (Fill)
– le altre stazioni devono attendere il
rilascio del mezzo trasmissivo e
trasmettere in modalità differita
10 Gigabit Ethernet:
obiettivo MAN e WAN
Î Mantiene il formato della trama
802.3
Î Non prevede l’utilizzo di repeater
(quindi non utilizza il protocollo
MAC CSMA/CD né la carrier
extension)
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10 Gigabit Ethernet:
obiettivo MAN e WAN
Î Impiegata per il collegamento
full-duplex tra switch
Î Prevede esclusivamente l’utilizzo
di fibra ottica multimodale o
monomodale
Î Consente il riutilizzo di
infrastrutture fisiche (fibre
ottiche) attualmente esistenti
6