Il Protocollo Alohanet

ALOHA è un protocollo di rete del livello MAC che gestisce l'accesso al mezzo trasmissivo in modalità casuale per connessioni broadcast.

E stato sviluppato negli anni settanta nelle università Hawaii per collegare le facoltà sparse in diverse isole.

In questo articolo,vedremmo come funziona il protocollo Alohanet originale e poi quello Slotted sviluppato in seguito.

Funzionamento di Alohanet

La filosofia del protocollo è il seguente:

-se hai da trasmettere dati,trasmettili e poi ascolta per un eventuale conferma di successo o insuccesso del trasferimento. Dopo un certo tempo di attesa ,se non ricevi una conferma di ricezione dell'informazione che hai trasmesso in precedenza,ritrasmettilo.

-se c'è una collisione (più stazioni trasmettono contemporaneamente),ritrasmetti dopo un tempo casuale.

Si capisce che una stazione trasmette appena ne ha la necessita indipendentemente da falto che un'altra stazione sta già trasmettendo o meno.

Per evitare che una collisione si ripeta più volte, il tempo di attesa prima della ritrasmissione deve essere diverso per ogni stazione coinvolta nella collisione. Per fare questo si usa il metodo di Back-off secondo il quale il tempo di attesa prima della ritrasmissione viene scelto casualmente fra 0 e (K-1)T dove T è il tempo totale di trasmissione dell'informazione e K puo dipendere dal numero di collisione già avvenute.

Ora vediamo com'è stato migliorato alohanet in aloha slotted.

Funzionamento del protocollo Aloha Slotted

Questo protocollo funziona come prima eccetto l'aggiunta di due vincoli:

-il tempo viene diviso in unita discrete chiamate slot.

-ogni stazione ha l'obbligo di trasmettere sollo all'inizio di un slot.

Quindi se una stazione è pronta a trasmettere ,deve comunque aspettare l'inizio di un slot prima di trasmettere.

Il vantaggio è che due stazione possono collidere solo all'interno di slot. Lo svantaggio qui è che il protocollo deve prevedere un meccanismo di sincronizzazione per indicare ad ogni stazione quando possono trasmettere.

Terminiamo l'articolo con un confronto di efficienza. Il protocollo Alohanet originario ha un efficienza di 18,4% e nella versione migliorata Aloha slotted ha un efficienza pari a 36,8%

Grazie per l'attenzione

Riferimenti e approfondimenti:

Articolo Aloha su Wikipedia.

Tutto quello che devi sapere su DQDB

una rete DQDB(Distributed-Queue Dual-Bus) è una rete del livello collegamento ad accesso multiplo che usa un doppio bus e una coda distribuita fornendo acceso alle reti locali o metropolitane.

DBDQ è definito nello standard 802.6 e fornisce fra l'altro servizi di comunicazione a traffico isocrono come la voce per esempio.

In questo articolo vedremmo in dettaglio la topologia di una rete DQDB, come funziona e analizzeremmo la sua trama.

Topologia

DQDB è formato da due code in parallelo che attraversano I nodi. Ogni bus ha un punto di inizio flusso e un punto di fine flusso. DQDB si puo usare con 2 configurazioni :

bus aperto

In questo caso, se c'è guasto fisico di una connessione, la rete viene riconfigurata come due sotto reti diverse.

bus chiuso ad anello

In questo caso I punti di inizio e fine flusso della configurazione precedente sono collegati. In caso di guasto fisico di una connessione ,la rete si riconfigura come una rete a doppio bus aperto

Funzionamento

Il primo bus A è usato per trasmettere I dati e il secondo B per prenotare l'accesso e poter mandare I dati.

Se una trama è occupata nessun altro nodo lo puo usare. Se un nodo vuole trasmettere sul Bus A ,deve prenotare su una trama del BUS B il che notifica agli altro nodi che una prenotazione è stata fatta.

Ogni nodo ha due contatori :

.-RC: Request Counter che tiene traccia del numero di prenotazioni.

-CD: Count Down Tiene traccia del numero di prenotazioni che ci sono prima della trasmissione di un segmento del nodo corrente.

Il Request Conuter incrementa ogni volta che c'è una nuova prenotazione sul Bus B e decrementa ogni volta che una trama vuota esce dal bus A.

Quando un nodo vuole trasmettere deve :

• mettere il segmento da trasferire nella coda di accesso del bus A;
• impostare una richiesta di accesso sul bus B;
• copiare il valore corrente del contatore RC nel contatore CD ;
• azzerare il contatore RC e ricomincia a contare le richieste di accesso successive;
• contare le trame libere che transitano sul bus A ed al passaggio di ognuno di questi decrementa il contatore CD. Quando il contatore CD arriva a zero il segmento può essere trasferito;
• impostare il bit di busy , al passaggio della prima trama, per indicare che è
  stata utilizzata e trasferire il segmento che era in coda.

In riassunto, un nodo deve aspettare I nodi che hanno prenotato la trama prima della sua prenotazione,solo a questo punto potra trasmettere.

Trama DQDB

Ogni trama ha un bit Busy e un insieme di bit Request. L'uno serve a scpecificare se la trama è libera (Busy bit = 0) o se sta trasportando un messaggio (Busy bit = 1) e l'altro serve a prenotare la trama.

Il segmento è suddiviso in due ulteriori campi:

- il segment header contiene le informazioni relative al payload e al tipo di connessione;

- il segment payload è il campo dati, lungo 48 ottetti.

Concludiamo dicendo che la trama di una rete DQDB è molto simile a qualla della cella ATM (ogetto di un articolo che farò fra un po di giorni)

Grazie per l'attenzione.

Riferimenti e Approfondimenti:

Articolo sul DQDB su Wikipedia

Articoli su internet :

Laboratorio nislab della boston university nislab.bu.edu

javvin.com

Tutto quello che devi sapere sulle reti Token Ring

Una rete Token Ring è una rete di livello collegamento che implementa le specifiche descritte nell'802.5 .

Si tratta in particolare i una rete ad anello in cui l'ascesso al canale trasmissivo è determinato dal passaggio di un gettone chiamato Token.

Esseno di livello collegamento ,si capisce che la topologia ad anello della token ring è una topologia logica e quindi fisicamente i terminali non sono per forza organizzati in questo modo.

In questo articolo vedremo come funziona una rete token Ring e analizzeremo il formatto di un messaggio Token Ring(trama).

Funzionamento

Sistema di manutenzione autonomo

All'inizializzazione i una rete Token ring,c'è una competizione per determinare quale Terminale della rete giocherà il ruolo di Monitor. Vince chi l'indirizzo Mac più alto. A questo punto, il Monitor avrà come compiti quelli di :

• ogni 7 secondi monitorare la rete alla ricerca di qualsiasi guasto o perdita del gettone.
• rigenerare un nuovo gettone in caso di perdita o di gettone orfani (senza mittente).
• eliminare un terminale se questo qui crea problemi nella rete.
• ripristinare la rete in caso di guasto generale o globale.

Sistema di trasmissione di dati

Un gettone o Token è una trama di bit che puo essere riempito dai terminali della rete. Il gettone della rete Token Ring fa il giro passando da un terminale all'altro. I scenari di funzionamento sono questi:

1. Se è libero ,un terminale che vuole tramettere deve aspettare il suo arrivo e poi mettere il segnale occupato e riempire la trama del suo messaggio e dell'indirizzo Mac del destinatario.
2. se il gettone non è libero, il terminale che lo riceve deve :

• verificare se Mac destinatario è suo. Se è cosi legge il messaggio e manda una conferma al terminale sorgente riempendo la parte acknowledgment della trama. Se il Mac non è suo ,può passare il gettone al suo vicino.
• prenotare il gettone sul bit apposito della trama se vuole trasmettere.

1. Se il gettone si libera di nuovo. Le prenotazioni fate in precedenza diventano delle priorità. Chi ha una priorità alta cioè (ha prenotato lui per primo) potra avere accesso al getto al prossimo passaggio.

E importante notare che il Token funziona in due modi :

1. Token token quando è libero e gira per la rete.
2. Token dati quando è riempito o da un messaggio o da una conferma ricezione di messaggio (ACK)

La trama della rete Token Ring

La trama del Token Ring è formata da 24 bit. In dettaglio è formata da:

1. Start Delimiter

Formato da 8 bit e serve per separare il resto del frame.

2. Access Control (formato a sua volta dall'Access Control e anche dal Frame Control, dal Destination Address, dal Source Address, dal Data e dal Frame Check Sequence)

• Il campo Priority Bit rappresenta il bit di priorità usato da una stazione che vuole trasmettere ma che vede che il token è di tipo dati e non di tipo token. A questo punto prenota solo se la priorità che si vuole imporre è maggiore di quella già presente;
• Il campo Type è usato per sapere se il token è di tipo dati o tipo token;
• Il campo Monitor è usato dalla stazione monitor per vedere se il frame è orfano (ossia senza mittente e/o destinatario);
• Il campo Reservation Bit è il bit necessario per trasmettere.

3. Ending Delimiter (formato a sua volta, oltre che dall'Ending Delimiter, anche dal Frame Status).

Segue lo schema JK1JK1IE, dove l'Intermediate Bit, indica se è finita la trasmissione della trama o meno, e l'Error Bit indica gli errori nella trama.

Concludiamo l'articolo con un confronto della Token Ring con Ethernet.

-Mentre Ethernet ha una rete flessibile in cui la rimossione o l'aggiunta di un Terminale alla rete non crea nessun tipo di problema, in una rete Token Ring ,la rete è rigida e rimuovere o aggiungere un Terminale richiede una nuova inizializzazione della rete.

-Mentre Ethernet funzionava efficientemente in un scenario di traffico scarso per poca probabilità di collisione ,nel Token Ring un terminale che vuole trasmettere deve comunque aspettare l'arrivo del gettone anche se il canale è libero per scarsità di traffico.

-In un scenario di traffico intenso in Ethernet la probabilità di collisione aumenta e quindi garantire l'arrivo di un messaggio in un dato tempo non è possibile. Mentre nel Token Ring con l'uso delle prenotazioni e delle priorità , c'è la garanzia di invio di messaggi entro un dato tempo.

Grazie per l'attenzione.

Riferimenti e approfondimenti:

Articolo Token Ring su Wikipedia

Articoli sul Token Ring nella rete (trovate con Google)

Appunti di sistemi informatici

Tutto quello che devi sapere sul routing

Tutto quello che devi sapere sul routing

Quando un terminale A manda un pacchetto a un terminale B,questo pacchetto attraverso tanti router nella rete. Come fa ogni router che riceve il pacchetto a determinare qual'è il prossimo router più vicino al terminale B ? Questa domanda pone in modo molto semplice il problema del routing.

Prima di andare nello specifico,vediamo cosa fa il router. Il router

Elabora l’indirizzo dei pacchetti IP e determina la subnet in cui si trova l’host

di destinazione.

1. se l’host di destinazione si trova in una delle subnets a cui il router `e
   direttamente connesso affida il pacchetto alla subnet per la consegna;
2. altrimenti determina il router successivo verso cui instradare il pacchetto. L'obbiettivo è di determinare il percorso migliore per ogni terminale possibile.

Il routing è composto da due elementi:

1. Un protocollo di routing per costruire la Routing Table. Viene eseguito periodicamente a prescindere dai pacchetti dati.
2. Un algoritmo di switching, che si applica ad ogni pacchetto in transito.

Una routing table è una tabella che permette di determinare dove mandare il pacchetto analizzando il suo indirizzo ip di destinazione.

In questo articolo,vedremmo gli algoritmi di routing con i protocolli che gli implementano.

Algoritmi di routing

Distance Vector:

Questo algoritmo locale e dinamico è un implementazione di BellMan Ford distribuita. Ogni router mantiene una tabella che dice dove mandare un pacchetto diretto verso uno specifico router e quanto costa questo trasferimento. Quindi la tabella da tre informazioni: destinazione,costo e prossima fermata. Per avere queste informazioni su tutte le destinazioni della rete,Ogni router misura la distanza o costo (secondo una metrica che può includere vari fattori) che lo separa dai nodi adiacenti e riceve la stessa informazione dai nodi vicini .Utilizzando l'algoritmo di Bellman-Ford con i suoi dati e quelli dei nodi adiacenti, il router costruisce una tabella che associa ad ogni destinazione conosciuta: la stima della distanza che lo separa dalla destinazione e il primo passo del percorso calcolato.Periodicamente ogni router manda un aggiornamento ai suoi vicini. Un aggiornamento è una lista di coppie (destinazione,distanza) cioè tutta la tabella di routing.

Il problema con quest'algoritmo resta la formazione di cicli all'interno dei percorsi calcolati. Ci sono varie alternative per evitare la formazione di cicli. Per esempio Split Horizon che segue questa regola:

Quando mandi un aggiornamento al router A,non specificare le destinazioni che raggiungi tramite A.

Un altro svantaggio è la propagazione di un informazione errata attraverso la rete nel caso di un malfunzionamento di un router per esempio.

Link State

Questo è un algoritmo basato sullo stato dei collegamenti della rete che implementa al suo interno Dijkstra.

La strategia usata è quella di mandare dei messaggi a tutti i router (non solo i vicini). I messaggi tratta solo di informazioni sui collegamenti diretti(non di tutta la tabella di routing).

I messaggi sono chiamati Link state Packet e sono composti di un ID (indentifica il nodo che manda il pacchetto),il costo del collegamento a tutti i nodi direttamente connessi a lui,un numero di sequenza e un Time-To-Live (durata di vita del pacchetto).

Il numero di sequenza serve a sapere se un pacchetto è recente o meno rispetto a pacchetti ricevuti in precedenza.

Ogni nodo memorizza i pacchetti ricevuti e costruisce una mappa completa e aggiornata della rete: il Link State Database.

A questo punto ogni router usando l'algoritmo Dijkstra single shortest Path sugli informazioni ottenuti dagli altri nodi calcola il percorso a più basso costo partendo da se stesso.

Quindi in questo caso la topologia dell'intera rete è conosciuta.

È possibile costruire la tabella di routing di un nodo memorizzando per ciascuna destinazione il nodo successivo sul cammino a costo minimo.

Vantaggi e svantaggi

L'utilizzo di un algoritmo di routing Link State, presenta diversi vantaggi:

• può gestire reti composte da un gran numero di nodi;

• converge rapidamente al cammino minimo;

• difficilmente genera cammini ciclici;

• è facile da comprendere poiché ogni nodo ha la mappa della rete;

Il principale svantaggio di un algoritmo Link State è la complessità di realizzazione, anche dovuta alla notevole capacità di memoria ed elaborazione richiesti.

Ora vediamo i protocolli di routing.

Protocolli di routing.

Ci sono 2 grande categorie di routing che hanno a che vedere con l'organizzazione delle reti di internet:Interior Gateway Protocol e Exterior Gateway protocol. Internet è fatta di più sotto reti(AS:autonomous System) connesse fra loro. Interior Gateway Protocol raggruppa l'insieme dei protocolli che si occupa del routing interno a un AS. Exterior Gateway protocol si occupa del routing esterno ad un AS cioè fra due router di bordo .

Interior Gateway Protocol

RIP(routing information protocol)

Il Routing Information Protocol (RIP) è molto usato su reti locali ed aiuta i router ad adattarsi dinamicamente ai cambiamenti dei collegamenti di rete, scambiandosi informazioni riguardo a quali reti possono raggiungere e quanto siano lontane. Il RIP è un'implementazione del Distance Vector che impiega il conteggio dei numeri di passi (hop count) come metrica di routing. Il massimo numero di hop permessi è 15. Ogni router RIP trasmette di default, ogni 30 secondi, la propria tabella completa di routing a tutti i vicini direttamente collegati, generando grandi quantità di traffico di rete. Opzionalmente può utilizzare un meccanismo di ottimizzazione denominato split horizon.

E da notare che il basso numero di hop impone un limite alla grandezza della rete. D'altra parte, è molto facile da configurare.

OSPF(open shortest path first)

Il protocollo Open Shortest Path First(OSPF) è un protocollo, che gestisce le tabelle di routing in una rete con il metodo del Link State. Questo standard è open (aperto) nel senso che è un protocollo non proprietario. Il protocollo utilizza un metodo di instradamento che non si differenzia sostanzialmente dal Link State, ma aggiunge delle altre proprietà:Autenticazione dei messaggi, Bilanciamento del carico,e Aggiunta di un ulteriore grado di gerarchia nei domini.

Inizializzazione del protocollo:

• Inizializzazione e controllo (attraverso livelli inferiori) del funzionamento delle interfacce
• Si inviano pacchetti Hello in broadcast per acquisire le informazioni sui router vicini
• Si ricevono i pacchetti Hello dei vicini
  • I pacchetti Hello vengono anche usati per testare il funzionamento di link (keep alive)

Funzionamento del protocollo:

• i router
  • formano i Link State Advertisement (LSA) che contengono una lista delle reti adiacenti con i relativi costi di raggiungimento
  • gli LSA sono trasmessi a tutti gli altri router
• tutti i router della rete hanno lo stesso insieme di dati e quindi possono costruire lo stesso grafo pesato della rete
• il grafo di rete è utilizzato per determinare i cammini ottimi e quindi l’instradamento

Exterior Gateway Protocol

Border Gateway Protocol

Per stabilire una route i router BGP si scambiano informazioni riguardanti la

raggiungibilità di una rete e una serie di attributi relativi al link (o ai link) tra i

due AS coinvolti:

Weight (prop. Cisco)

E’ un attributo locale (interno ad un router).

Non `e propagato (advertised).

In caso di multipath, viene preferita la route con maggior weight.

Local preference

E’ usato per scegliere la strada di uscita preferita tra due o più router.

In caso di multi-route, viene preferita la route con maggior peso.

Multi-exit discriminator (MED) o metric attribute

MED

E’ usato per suggerire la strada di ingresso preferita tra due o pi `u router.

In caso di multi-route, viene preferita la route con minor peso.

Origin

E’ usato per classificare il modo in cui BGP ha appreso una route.

Le route sono divise in:

IGP - la route e generata da un protocollo IGP ed `e interna all’AS che la

propaga

EGP - la route e stata appresa attraverso un protocollo EGP

Incomplete - la route e di origine sconosciuta o appresa tramite altra via

La classificazione `e usata per la scelta della tabella di routing, ovviamente

preferendo le prime alle altre: IGP >EGP >Incomplete

AS path

usato per determinare i loop:

Ogni router traversato viene aggiunto ad una lista ordinata.

Vengono scartate tutte le routes che contengano loops.

Next hop

usato per indicare il next hop (numero IP del router che fa

l’advertising)

Community

E’ usato per raggruppare destinazioni (comunità) per le quali le decisioni di

routing debbano subire speciali trattamenti.

Per definire le comunità si usano Route maps.

Terminiamo l'articolo dicendo che il RIP è un protocollo molto usato ma è spesso sostituito dal OSPF soprattutto per reti molto grandi.

Grazie per l'attenzione

Riferimenti e approfondimenti:

Slide del Professore Peccorella dell'università degli studi di Firenze

Articoli presi su internet: Wikipedia

Modalità di commutazione dell'informazione

Nelle grande reti come internet,ci sono più sotto reti che sono connesse fra di loro con degli switch (apparecchiatura di rete capace di gestire la comunicazione tra qualsiasi due nodi terminali). Queste reti si chiamano reti a commutazione.

In questo articolo analizzeremo 3 modalità di commutazione:circuito,pacchetto e messaggio.

1 Commutazione a pacchetto

Funzionamento:

Per comunicare un terminale deve chiedere una connessione.

Gli switch della rete riservano dei canali di comunicazione creando cosi un circuito. Il terminale sorgente manda i dati che usufruiranno il circuito creato appositamente. Dopo di che si chiude la comunicazione alla fine del trasferimento cosi i canali riservati in precedenza sono liberati.

Struttura:

Nella commutazione a pacchetto ci sono 3 fasi:

-setup Fase in cui si ricerca il percorso migliore fra sorgente A e destinazione B (End-to-End)

-Utilizzo Fase durante la quale il messaggio è mandato da A a B. Il collegamento è mantenuto e controllato

-Reset o Fine Utilizzo è la fase in cui il collegamento viene chiuso.

I diversi ritardi sono creati dal tempo di setup e di chiusura più il tempo dell'attesa dell'arrivo dei dati.

Questa modalità è usata quando la richiesta di connessione è frequente e la fase di utilizzo dura di più rispetto alle altre.

Lo svantaggio è che non c'è nessun punto di salvataggio nei nodi intermedi.

Applicazione

La rete telefonica nello strato fisico usa la commutazione a circuito. Basta pensare alla modalità di comunicazione. L'utente A chiama (setup) quando i due utenti sono collegati

si possono mandare messaggi vocali (Fase utilizzo) e alla fine si riagganciare (Chiusura)

2 Commutazione a Pacchetto

Principio:

In questa modalità i dati sono divisi in pacchetti di informazione che vengono poi mandati attraverso la rete uno alla volta.

Ci sono due implementazioni della commutazione a pacchetto : circuito virtuale e datagram

1. Commutazione a Datagram

I pacchetti non devo seguire un percorso fisso. Non c'è bisogno di richiedere la connessione. Non c'è prenotazione dei canali di comunicazione che invece vengono allocate dinamicamente. I pacchetti possono arrivare fuori sequenza. Possibilità di lavoro in parallelo cioè un terminale può mandare dati ricevendone altri contemporaneamente il che fa risparmiare un bel po di tempo.

Esempio di una rete che usa questa modalità di commutazione è internet che la implementa nello strato di rete.

2. Commutazione a circuito virtuale

Questa modalità è una via di mezzo fra la commutazione a circuito e quella a datagram.

Come nella commutazione a datagram ,i dati sono suddivisi in pacchetti.

Come nella commutazione a circuito ,ci sono tre fasi setup,utilizzo e fine utilizzo e quindi i pacchetti seguono un percorso fisso. Non c'è il problema dell'ordinazione dei pacchetti all'arrivo.

Per i canali di comunicazione possono essere :

- prenotati come nella commutazione a circuito.

- allocati dinamicamente come nella commutazione a datagram.

Il circuito è detto virtuale perché i suoi rami e collegamenti sono condivisi da altri flussi.

3 Commutazione a Messaggio

In questa modalità il messaggio è inviato interamente su base LINK-to-LINK senza fase di instaurazione e chiusura di connessione.

Si usa questa modalità quando la richiesta di connessione non è frequente e i dati da mandare sono limitati.

Essendo nello strato di rete ,c'è la possibilità di ricevere bit errati.

In conclusione si usa una modalità di commutazione nelle reti a commutazione in base ai requisiti della rete.

Riferimenti e Approfondimenti:

Slide del professore Romano Fantacci dell'universita degli studi di Firenze

Copyright immagini : Mc-Graw Hill

Tutto quello che devi sapere su Ethernet

Con Ethernet , si intende una famiglia di tecnologie per reti locali (LAN) sviluppato inizialmente al livello sperimentale da Robert Metcalfe e David Boggs (suo assistente) allo Xerox PARC e poi ricoperta dalla norma IEEE 802.3.

Il principio di una rete Ethernet è semplice:

Tutti i terminali della rete Ethernet sono connessi allo stesso mezzo di comunicazione, costituito da cavi cilindrici.

Quest’articolo parlerà degli elementi di una rete Ethernet, della sua topologia, del suo Funzionamento. 

componenti di una rete Ethernet:

La rete Ethernet è composta dei nodi della rete e del mezzo trasmissivo.

I nodi sono divisi in due classi:

        1-       Gli apparati terminali: Elementi che sono o la sorgente o la destinazione di un Frame d’informazioni. Come esempio abbiamo PC, Notebook, server, oppure stampanti.

2-       Gli apparati di comunicazione: Elementi intermediari che ricevono e poi spediscono Frame d’informazione attraverso la rete. Come esempio abbiamo i repeater, switch oppure modem.

Il mezzo trasmissivo è comune e definisce percorsi per i segnali elettrici attraverso la rete. Può essere un cavo doppio o un cavo a fibra ottica.

Topologia di una rete Ethernet

Come si è detto all'introduzione un solo mezzo permette di trasportare i frame da una sorgente a una destinazione. Questa ci fa subito pensare a una topologia a bus coassiale.

Questo rappresenta solo la topologia logica della rete cioè, il percorso logico che le informazioni seguono per arrivare a destinazione. Nelle prime reti Ethernet la topologia elettrica corrispondeva anche alla topologia fisica, cioè al modo in cui fisicamente le varie stazioni erano collegate tra loro. In seguito con l’adozione di apparati di comunicazione come repeater o switch, la topologia fisica è cambiata.

Ora vedremo le strutture più semplici che si trovano combinate nelle topologie ethernet fisiche in generale.

La connessione Punto-a-Punto

Rappresenta la struttura più semplice e coinvolge due elementi. Può essere del tipo

AT-a-AT, AT-a-AC oppure AC-a-AC

La struttura doppio bus coassiale.

E una struttura molto usata singolarmente dalle reti ethernet semplici.

Struttura a Stella

Questa struttura si ritrova nelle reti ethernet più complesse.

In queste strutture gli apparati di comunicazione vanno dai repeater (per aumentare la lunghezza dei segmenti di rette) agli switch (per collegare più reti ethernet in un nodo).

     Funzionamento della rete Ethernet

Ethernet fornisce al livello di rete un servizio senza connessione in cui l’informazione è trasmessa in modalità broadcast. Tutti i terminali ricevono l’informazione e solo il terminale destinatario dopo verifica legge tutto il pacchetto mandato.

Non c’è nessun sistema che gestisce l’accesso al mezzo trasmissivo. Il sistema di gestione delle collisioni e dell’accesso condiviso del canale trasmissivo è interno a ogni apparato di rete e si chiama CSMA/CD.

Carrier Sense: ascolto del canale (Ogni Terminale ascolta in continuo il canale per determinare intervalli fra la trasmissione dei Frame.)

Multile Access: accesso multiplo

Collision Detecion: rilevamento di collisione

Ecco come avviene la comunicazione nei diversi scenari possibili: 

·         Ciascun terminale verifica che non via siano comunicazioni sulla linea prima di emettere.

·         Se due terminali emettono contemporaneamente, allora vi sarà collisione (cioè più trame di dati si trovano sulla linea allo stesso momento).

·         I due terminali interrompono le loro comunicazioni e aspetto per un periodo aleatorio, poi sarà la prima che avrà terminato questo periodo a emettere di nuovo.

Questo principio è basato su più limiti:

·         I pacchetti di dati devono avere una dimensione massima.

·         Deve esserci un tempo di attesa fra le due emissioni.

Il tempo di attesa varia secondo la frequenza delle collisioni:

·         Dopo la prima collisione, un terminale aspetta per una data unità di tempo.

·         Dopo la seconda collisione, il terminale aspetta per due unità di tempo.

·         Dopo la terza collisione, il terminale aspetta per quattro unità di tempo.

Dopo ogni trasmissione di un terminale, tutti i terminali avranno di nuovo un’opportunità di accesso al canale con priorità uguale.

Confronto del modello IEEE 802.3 con il modello  OSI

I livelli ethernet sono MAC –Client, MAC e livello fisico.

Il MAC-Client può essere:

• Logical Link Control (LLC), che fornisce un’interfaccia fra il livello MAC e I livelli superiori.
• Un Bridge o Switch, che fornisce un’interfaccia LAN-a-LAN fra rei che usano lo stesso protocollo (Esempio Ethernet-a-Ethernet) oppure protocolli diversi (Esempio Ethernet-a-Token Ring).          

Il Livello Mac ha la responsabilità di:

• Encapsulazione dei dati, incluso assemblaggio e suddivisione del frame prima e dopo la trasmissione, e del controllo e rilevamento di errori dopo la ricezione.
• Accesso al canale trasmissivo, incluso l’inizializzazione del frame e la manutenzione in caso d’insuccesso della trasmissione.

Il livello fisico si occupa della trasmissione dei dati, della cifratura del segnale del tipo di mezzo trasmissivo connettendo due nodi.

Terminiamo l’articolo con i vantaggi che offre la rete ethernet:

1. Facile da capire, implementare e gestire.
2. Costa poco rispetto altre tecnologie LAN.
3. Grande flessibilità nell'estensione e l’installazione della rete.
4. Funziona bene e genera pochi problemi.

Riferimenti e approfondimenti:

Articoli su Ethernet nei siti:

javvin.com

kiokea.net

wikipedia.com

howstuffworks.com

cisco.com

Appunti del prof Necci su Ethernet (uniroma3)