Lan Ethernet a 10 Mbps
Appunti a cura dei proff. Mario
Catalano e Paolo Franzese
Concetti di base
Trasmissione in banda base (non
modulata in frequenza)
Codifica Manchester
Metodo d’accesso CSMA/CD
Cablaggio : Regola del 5-4-3 (5 segmenti,
4 ripetitori, solo 3 popolati)
Max 1024 dispositivi!
Servizio datagram non confermato.
Cablaggi
10base5 – con cavi coax (sorpassato!)
10base2 – con cavi coax (diversi dal
precedente, ma sorpassato lo stesso.)
10/100baseT – Molto utilizzato.
10/100baseF – a fibra ottica (diversi tipi)
GigaEthernet e 10GigaEthernet
10/100baseT
Utilizza NIC 10/100
Utilizza cavi UTP (non schermati) cat.5
lunghezza massima 100m (per ogni
segmento) a 8 conduttori: 2 coppie in
trasmissione (1 in riserva) 2 coppie in
ricezione (1 in riserva)
Connettori RJ45
Utilizza hub o switch (all’interno della rete)
Piccola LAN che utilizza un Hub
Guadate bene questo hub
qui. Di porte, ne ha nove.
Otto servono per la
connessione di computer o di
altri dispositivi di rete (ci sono
stampanti, ad esempio, che
si connettono direttamente
all'hub e non ad uno dei
computer); il nono, quello a
destra, potete utilizzarlo per
connettere tra loro due hub, e
raddoppiare il numero dei
computer della vostra rete.
Piccola LAN che utilizza un Hub
Quando un dispositivo trasmette, l’hub “spara” su tutte
le porte il frame – non fa selezione degli indirizzi.
Ciò significa che: aumentando il numero di dispositivi,
aumentano le probabilità di collisione tra frame
Rete LAN che utilizza uno switch
Dall’aspetto, hub e switch sono praticamente identici,
ma:
in un hub tutte le comunicazioni, anche quelle unicast,
avvengono in broadcast
uno switch instrada sulla porta corrispondente le trame
unicast, su tutte le porte quelle unknown e quelle
broadcast
Rete LAN che utilizza uno switch
Lo switch divide i domini di collisione.
Conviene dunque utilizzare Hub per
collegare un “piccolo” numero di dispositivi
di “primo livello”, mentre gli switch
possono collegare più hub (“secondo
livello”).
Il metodo CSMA/CD
Il metodo è probabilistico!
Una stazione trasmittente “ascolta” il
canale: se è libero, inizia la trasmissione
(CSMA)
“L’ascolto” del canale avviene anche
durante la trasmissione in hardware
attraverso il dispositivo CD (Collision
Detector).
Il metodo CSMA/CD
Quando una stazione deve trasmettere,
ascolta il canale: se è occupato, aspetta finché
si libera e quindi trasmette; se è libero,
trasmette (con probabilità 1, da cui il nome).
Se avviene una collisione, la stazione aspetta
un tempo random e riprova tutto da capo.
Il metodo CSMA/CD
Problemi:
una stazione A trasmette, e prima che il suo
segnale arrivi a B anche B inizia a trasmette,
dunque si verifica una collisione. Più alto è il
tempo di propagazione fra A e B e più grave è il
fenomeno;
A e B ascoltano contemporaneamente durante
la trasmissione di C, e non appena quest'ultima
termina iniziano entrambe a trasmettere: anche
in questo caso si verifica una collisione.
Il metodo CSMA
Infatti, se una stazione A posta ad una estremità della rete inizia a
trasmettere al tempo 0, il suo segnale arriva a B (posta all'altra
estremità della rete) dopo al tempo T; se un attimo prima di tale
istante anche B inizia a trasmettere, la collisione conseguente viene
rilevata da B quasi immediatamente, ma impiega una ulteriore
quantità T di tempo per giungere ad A, che la può quindi rilevare
solo un attimo prima dell'istante 2T.
A
T
T
Collisione
B
Codifica Manchester
Vantaggi di tale codifica:
facilità di sincronizzazione fra mittente e destinatario;
il codice trasmissivo è bilanciato, cioé vi è uguale energia per lo
zero e per l'uno, e quindi la trasmissione di dati, anche se genera
diverse quantità di zeri e uni, non produce componenti in corrente
continua, molto dannose perché ostacolano la trasmissione dei
segnali;
è facile rilevare le collisioni.
Codifica
di Zero
Codifica
di Uno
+ 0,85 V
0V
- 0,85 V
Durata
del bit
Durata
del bit
Come avviene la trasmissione nella
LAN Ethernet
prima di trasmettere, la stazione aspetta che il
canale sia libero; (tempo di back-off)
appena è libero inizia a trasmettere;
se c'è una collisione, la circuiteria contenuta
nel transceiver invia una sequenza di jamming
di 32 bit, per avvisare le altre stazioni;
se la trasmissione non riesce, la stazione
attende una quantità di tempo casuale e poi
riprova. (tempo di back-off)
Da che cosa dipendono le
collisioni?
Dal numero di dispositivi collegati,
Dal carico di lavoro della rete,
Dalla dimensione della rete
Le prestazioni osservate sono molto buone, migliori di
quelle stimabili in via teorica.
La pratica ha mostrato che:
può sopportare un carico medio del 30% (3 Mbps) con
picchi del 60% (6 Mbps);
sotto carico medio:
il 2-3% dei pacchetti ha una collisione;
qualche pacchetto su 10.000 ha più di una collisione.
Formato del frame
Byte:
7
Preamble
1
Start of
frame
2 opp. 6
Indirizzo
destinaz.
2 opp. 6
2
0 - 1500
Indirizzo Lunghezza
Dati
sorgente
dei dati
0 - 46
4
Pad
Checksum
Preamble 7 byte tutti uguali a 10101010. Consente al ricevitore di
sincronizzare il suo clock con quello del trasmettitore.
Start of frame un byte delimitatore, uguale a 10101011.
Indirizzi gli indirizzi usati sono sempre a 6 byte, (indirizzi MAC).
Lunghezza dei dati indica quanti byte ci sono nel campo dati (da 0
a 1500).
Dati contiene il campo dati passato dal livello superiore.
Pad Se il frame è più corto di 64 byte, con questo campo lo si porta
alla lunghezza di 64 byte.
Checksumè un codice CRC come quelli già visti.
Perché c’è un limite minimo alla
dimensione del frame?
Poiché il servizio è non connesso e non
confermato (come in tutte le LAN), il mittente
deve accorgersi di una collisione PRIMA che
finisca la trasmissione.
Per questo motivo il frame non può essere
troppo corto: altrimenti chiudo la trasmissione
prima di sapere se gli ultimi bit sono arrivati a
destinazione senza collisioni.
Alla fine del frame si manda altri 96 bit
(interframe gap): durante questo tempo le altre
stazioni non possono trasmettere.
Il limite minimo di lunghezza del frame è di 64 B.
Fine
Presentazione preparata per gli
studenti di V H inf. dell’ITI “E.
Medi” di S. Giorgio a Cr. (NA)