Introduzione alle reti telematiche/Standard LAN

802.3 è lo standard Ethernet cablata, 802.11 è lo standard per reti wireless: cambia il livello fisico, ma entrambi hanno un livello MAC.

Lo standard IEEE 802.3, basato su Ethernet, è CSMA/CD 1-persistente su topologia a bus.

Particolarità

• la sequenza di jamming è un segnale potente che viene mandato da chi si è accorto di una collisione per assicurarsi che tutti gli altri abbiano capito che è avvenuta una collisione;
• all'avvenuta ricezione non segue una conferma (ACK) alla stazione che ha trasmesso.

Livello fisico

A livello fisico viene usata la codifica Manchester (transizioni) per mantenere il sincronismo indipendentemente dalla sequenza di bit, ma il segnale di clock è al doppio della velocità.

Mezzi trasmissivi

L'Ethernet può usare cavi coassiali (10 BASE 2), doppini telefonici (10 BASE T) o fibre ottiche (10 BASE FL/FB/FP).

Livello MAC

L'indirizzo MAC permette di identificare la scheda, e si occupa di delimitare le trame (silenzi tra pacchetti o SFD) e di rilevare gli errori (il controllo degli errori è demandato al sottostrato LLC, ma è opzionale).

Gli indirizzi MAC sono composti da 6 byte, di cui i primi 3 byte sono lotti di indirizzi assegnati univocamente al costruttore (OUI). Un esempio di indirizzo MAC è 02-60-8C-07-9A-4D.

Un indirizzo MAC si dice di tipo broadcast quando tutti i bit sono a 1 (FF-FF-FF-FF-FF-FF).

Una scheda MAC quando riceve un pacchetto:

• se l'indirizzo MAC di destinazione coincide con quello di stazione, lo accetta;
• se l'indirizzo MAC di destinazione è di tipo broadcast, lo accetta;
• se l'indirizzo MAC di destinazione non coincide con quello di stazione, lo rifiuta.

La modalità promiscua accetta tutti i pacchetti → serve per lo sniffing di rete.

PDU Ethernet

Nella PCI, oltre agli indirizzi MAC sorgente e di destinazione e al controllo CRC (chiamato FCS), vi è un campo per definire il tipo di protocollo di livello superiore trasportato, che deve contenere un numero maggiore di 1500.

Prima della PDU vi è:

• un preambolo costituito da 101010... per 7 byte che serve per recuperare la sincronizzazione;
• l'SFD corrispondente al byte 10101011 che indica l'inizio del pacchetto.

Alla fine della PDU vi è un silenzio minimo, detto Inter Packet GAP, che equivale a 12 byte, per lasciare spazio agli altri interlocutori.

La dimensione minima della PDU è di 64 byte (SDU 46 byte), la massima è 1518 byte (SDU 1500 byte).

PDU IEEE 802.3

Il campo per il tipo di protocollo diventa superfluo perché il sottostrato di livello superiore è sempre LLC. Il campo viene comunque sfruttato per indicare la lunghezza della PDU di livello LLC trasportata, che ha una dimensione variabile tra 0 e 1500 byte. Per rendere compatibile il formato dei pacchetti IEEE 802.3 con il protocollo Ethernet occorre aggiungere fino a 46 byte di padding se la dimensione della PDU trasportata ha una dimensione inferiore a 46 byte. Siccome la lunghezza è obbligatoriamente inferiore al numero 1500, questo campo permette di distinguere i due tipi di PDU.

Dimensione minima delle PDU

È necessario stabilire una dimensione minima per le PDU perché se il pacchetto è troppo piccolo e la trasmissione collisa dura troppo poco può avvenire che nessuno si accorga della collisione:

La collision detection funziona solo se il round trip time ${\text{RTT}}$ è minore (o uguale) del tempo di trasmissione $T_{\text{TX}}$:

${\begin{cases}T_{\text{TX}}={\frac {L_{\text{PDU}}}{V_{\text{TX}}}}\\{\text{RTT}}=2{\frac {x}{c}}\end{cases}}\Rightarrow 2{\frac {x}{c}}\leq {\frac {L_{\text{PDU}}}{V_{\text{TX}}}}\Rightarrow L_{\text{PDU}}\geq {\frac {V_{\text{TX}}\cdot 2x}{c}}$

Aumentare la velocità di trasmissione significa aumentare la dimensione minima dei pacchetti, oppure a parità di dimensione minima significa diminuire la distanza massima tra i nodi, ma pacchetti troppo grandi aumentano la probabilità di errore della trasmissione e intasano la rete.

Reti locali di nuova generazione

Le reti locali moderne adottano una topologia a stella.

Per realizzare una Ethernet a 100 Mb/s bisogna:

• aumentare la dimensione minima dei pacchetti;

o

• ridurre la dimensione della rete (soluzione utilizzata nel Fast Ethernet);

o

• modificare il protocollo di accesso.

Il Gigabit Ethernet aumenta ulteriormente la dimensione minima dei pacchetti.