RETI LOCALI
Parte Terza
LAN E PROGETTO
IEEE 802
Gianfranco Prini
DSI - Università di Milano
[email protected]
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ARGOMENTI
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Definizione di LAN secondo IEEE 802
Progetto IEEE 802 e sua articolazione
Standard IEEE 802.1 e sua articolazione
Trame, buste, PDU e indirizzi IEEE 802
Sottolivello MAC IEEE 802
Indirizzi MAC IEEE 802 e loro tipologia
MAC IEEE 802: principali standard
Sottolivello LLC IEEE 802.2
Header LLC IEEE 802.2: SAP, Control, SNAP
DEFINIZIONE DI LAN
SECONDO IEEE 802
"Una LAN è un sistema di
comunicazione che consente
ad apparecchiature
indipendenti di comunicare tra
di loro entro un'area delimitata
utilizzando un canale fisico a
velocità elevata e a basso
tasso di errore."
PROGETTO IEEE 802
• Varato all'inizio degli anni '80 da IEEE
(Institute of Electrical and Electronics
Engineers)
• ISO ha fatto propria la quasi totalità degli
standard proposti da IEEE, utilizzando la
numerazione '8802' laddove ISO utilizza '802'
• ISO ha fatto propri anche alcuni standard
[p.es. FDDI] proposti da altri enti [p.es ANSI
(American National Standards Institute) che
rappresenta gli USA in ambito ISO], per i quali
utilizza una numerazione diversa [p.es. 9314]
COMITATI IEEE 802
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802.1 - Overview, Architecture, Bridging, Management
802.2 - Logical Link Control
802.3 - CSMA/CD
802.4 - Token Bus
802.5 - Token Ring
802.6 - Metropolitan Area Networks - DQDB
802.7 - Broadband Technical Advisory Group
802.8 - Fiber-optic Technical Advisory Group
802.9 - Integrated Data and Voice Networks
802.10 - Network Security
802.11 - Wireless Networks
802.12 - 100VG AnyLAN
801.13 - Cable-TV Based Broadband Networks
STANDARD IEEE 802.1
• Riassume le specifiche generali del progetto
IEEE 802 e le caratteristiche comuni agli altri
standard IEEE 802.x
• E' composto di vari sottostandard
– IEEE 802.1A - Overview and Architecture
– IEEE 802.1B - Addressing, Internetworking and Network
Management
– IEEE 802.1D - MAC Bridges
• Suddivide il Livello 2 del modello ISO/OSI in
– LLC - Logical Link Control (802.2 - comune a tutte le LAN)
– MAC - Media Access Control (distinto per ciascuna LAN)
RELAZIONI TRA IEEE 802.1
E MODELLO ISO/OSI
Network
Network
L
L
C
IEEE 802.2. Logical Link Control
ISO 8802.2
Data
Link
Data Link
M
A
C
Physical
IEEE
802.3
IEEE
802.5
ANSI
X3T9.5
IEEE
802.11
IEEE
802.12
ISO
8802.3
ISO
8802.5
ISO9
9314
ISO
8802.11
ISO
8802.12
FDDI
Wireless
AnyLAN
CSMA/CD
Token Ring
TRAME E BUSTE IEEE 802.1
Ciascuno dei sottolivelli
LLC e MAC definisce un
proprio formato di trama,
con relativo imbustamento
Network
Header
LLC
Header
MAC
Header
Clock
sync
Network
Data
Link
LLC
MAC
Transport PDU
Network PDU
LLC Protocol Data Unit
MAC Prodotol Data Unit
FCS
Frame
delim.
SAP E INDIRIZZI IEEE 802
• SAP (Service Access Point) per i livelli MAC e Network sono
indirizzi di interfacce di rete (un sistema può averne più
d'una) detti DSAP (Destination SAP) e SSAP (Source SAP)
• SAP per il livello LLC consente di discriminare protocolli al
livello Network (è possibile la coesistenza di più protocolli
diversi sulla stessa LAN)
• FCS: CRC per controllo
Livello Network (DoD)
di integrità della trama
IP SSAP
(4 byte)
IP DSAP
TCP/UDP
...
(4 byte)
PDU
Sottolivello LLC
DSAP
SSAP
(1 byte) (1 byte)
Control
...
(1-2 byte)
Network PDU
Sottolivello MAC
DSAP
SSAP
...
(6 byte) (6 byte)
LLC PDU
FCS
(4 byte)
SOTTOLIVELLO MAC IEEE 802
• Offre un CLNS immediatamente al di sopra
del livello fisico (con il quale è co-definito per
ciascuna tecnologia di LAN specifica)
• Trasmissione comunque di tipo broadcast
– Intrinsecamente broadcast (mezzo trasmissivo condiviso,
ciascuna stazione "vede" esattamente lo stesso segnale
di tutte le altre)
– Logicamente broadcast (collegamenti punto-punto, ma
l'informazione viene ritrasmessa di stazione in stazione
sostanzialmente immutata)
• Consente di rilevare ma non di correggere gli
eventuali errori di trasmissione (assunzione:
canale sufficientemente affidabile)
PRINCIPALI FUNZIONI DEL
MAC DI UNA STAZIONE
• Trasmissione
– Assegnare/concedere l'utilizzo del canale alla
stazione
– Immettere nella rete i messaggi della stazione
• Ricezione
– Estrarre dalla rete tutti i messaggi che vi transitano
– Determinare quali messaggi sono destinati alla
stazione in base al suo indirizzo
INDIRIZZI MAC IEEE 802
• Lunghezza: 6 byte (o, meglio, 6 ottetti = 48 bit)
• Rappresentazione standard: 6 coppie di cifre
hex separate da '-' (p.es. 08-00-2b-5c-57-3a)
• Unici a livello globale, vengono assegnati a
lotti, identificati dai primi 3 byte da sinistra,
detti OUI (Organization Unique Identifier)
• OUI assegnato ai costruttori da IEEE (p.es.
08-00-2b è assegnato a DEC)
• Rimanenti 3 byte assegnati a discrezione del
costruttore (p.es. numerazione progressiva,
in ordine cronologico di produzione)
INDIRIZZI MAC: AMBIGUITA'
• In IEEE 802.3 e 802.4 viene trasmesso per
primo il bit meno significativo del primo byte
• In IEEE 802.5 e FDDI viene trasmesso per
primo il bit più significativo del primo byte
• Nella scrittura si adotta la scelta IEEE 802.3
– 08-00-2b-5c-57-3a (formato hex, notazione canonica)
– 000010000000000000101011010111000101011100111010
(formato binario corrispondente alla notazione canonica)
– 000100000000000011010100001110101110101001011100
(formato binario corrispondente a ordine di trasmissione)
– 10-00-d4-3a-ea-5a (formato hex in ordine di trasmissione)
• Vedi il problema "degli indiani" nelle CPU
INDIRIZZI MAC: TIPOLOGIA
• Indirizzo unicast (o singlecast)
– Individua una stazione singola
– il pacchetto che lo contiene come DSAP viene passato
alla stazione ricevente solo se il suo indirizzo è DSAP
• Indirizzo multicast (ff-ff-ff-[8:f]x-xx-xx)
– Individua un gruppo di stazioni
– il pacchetto che lo contiene come DSAP viene passato
alla stazione ricevente se la ricezione è stata abilitata dal
software, che si incaricherà poi di stabilire se la stazione
appartiene o meno al gruppo associato
• Indirizzo broadcast (ff-ff-ff-ff-ff-ff)
– Individua tutte le stazioni connesse alla rete
– il pacchetto che lo contiene come DSAP viene sempre e
comunque passato alla stazione ricevente
BROADCAST E MULTICAST:
ESEMPI DI UTILIZZO
• Broadcast: scambio di informazioni con nodi
adiacenti senza sapere quali essi siano
– Solicitation: la stazione che necessita di un servizio invia
un messaggio broadcast per chiedere se esiste una
stazione adiacente che lo eroga (e questa risponde)
– Advertisement: la stazione che offre un servizio trasmette
periodicamente un messaggio broadcast per informare
tutte le stazioni adiacenti che quel servizio è disponibile
• Multicast: invio delle stesse informazioni a
più stazioni simultaneamente
– Esempio: una conferenza audioovideografica può essere
iniziata da una stazione master che definisce un indirizzo
multicast ad hoc, e tutte le altre stazioni che intendono
partecipare (apprendono e) utilizzano lo stesso indirizzo
MAC: PRINCIPALI STANDARD
Denominazione
IEEE 802.3
CSMA/CD
IEEE 802.5
Token Ring
ISO 9314
FDDI/CDDI
Topologia
Bus
Anello
Anello
Cablaggio
Bus o stella
Stella
Anello o stella
Arbitraggio
del canale
Contesa
Token passing
Token passing
Tipologia del
protocollo
Non deterministico
Deterministico
Deterministico
Tempo di
attesa
Non limitato
superiormente
Limitato
superiormente
Limitato
superiormente
Velocità di
trasmissione
10 Mbps con evoluzioni
verso 100 e 1000 Mbps
4 e 16 Mbps con
evoluzioni a 100 Mbps
100 Mbps
Throughpput
massimo
4 Mbps nella
versione a 10 Mbps
3 o 12 Mbps nelle due
versioni a 4 e 16 Mbps
80 Mbps
SOTTOLIVELLO LLC IEEE 802.2
• Una sorta di HDLC, "alleggerito" per le LAN
• Unico per tutti gli standard di MAC IEEE 802
• Offre CLNS e CONS immediatamente al di
sopra del sottolivello MAC del livello Data
Link (ma CONS raramente usati nelle LAN)
– Tipo 1 - Unacknowledged Connectionless Service
– Tipo 2 - Connection Oriented Service
– Tipo 3 - Semireliable (Connectionless) Service
• Consente la coesistenza di protocolli diversi
al livello Network, discriminandoli per mezzo
dei propri SAP (che non sono indirizzi in LLC)
TIPO 1 - UNACKNOWLEDGED
CONNECTIONLESS SERVICE
• Non va creata alcuna connessione prima che
il mittente invii un messaggio al destinatario
• Alla ricezione di un messaggio il destinatario
non invia alcun acknowledge al mittente
• A questo livello non si tenta in alcun modo di
correggere gli eventuali errori di trasmissione
(messaggio perduto, messaggio corrotto)
• Non viene effettuato alcun controllo di flusso
(trame non numerate, quindi non riordinabili
se arrivano al destinatario fuori sequenza)
• Trasmissione unicast, multicast o broadcast
HEADER DI LLC IEEE 802.2:
CAMPI DSAP, SSAP, CONTROL
• Campi DSAP e SSAP di formato fisso (1 byte)
– I primi due bit (quelli meno significativi) sono riservati
– I rimanenti 6 bit individuano un protocollo (assegnazione
a cura di ISO, ma solo per i protocolli definiti da comitati
di standardizzazione)
• Alcune assegnazioni standard di DSAP/SSAP
– 06 (hex) - protocollo IP di Internet (DoD)
– 42 (hex) - protocollo di Spanning Tree (IEEE 802.1D)
– AA (hex) - SNAP PDU (vedere prossima slide)
• Campo Control di formato variabile (1-2 byte)
– Il formato a 2 byte è riservato ai CONS di Tipo 2 e 3
– Nelle LAN viene normalmente posto uguale a 03 (hex), il
codice dei CLNS di Tipo 1 (Unnumbered Information)
SNAP PDU DI LLC IEEE 802.2
• SNAP (Subnetwork Access Protocol): sorta di
"escape" che consente di utilizzare protocolli
proprietari (non riconosciuti da ISO) con LLC
– DSAP e SSAP vengono entrambi posti al valore AA (hex)
– Il campo Control viene posto a 03 (hex) come visto sopra
• Allo header di LLC si aggiungono due campi
– OUI (Organization Unique Identifier): codice che identifica
l'organizzazione che ha definito il protocollo
– Protocol Type: codice che identifica il protocollo con cui
interpretare il contenuto della Network PDU (ma Protocol
Type interpretato come in Ethernet v2.0 se OUI=000000)
AA
AA
03
Organization Unique
Protocol
Identifier (3 byte)
Type (2 byte)
Network PDU
SNAP PDU DI LLC: ESEMPI
• Protocollo IP di Internet con e senza SNAP
AA
AA
03
06
06
03
00
00
00
0800
IP PDU
IP PDU
• Protocollo EtherTalk con e senza OUI di Apple
AA
AA
03
08
00
07
809B
AppleTalk PDU
AA
AA
03
00
00
00
809B
AppleTalk PDU
ETHERNET E IEEE 802.3+SNAP
MAC DSAP
MAC DSAP
MAC SSAP
MAC SSAP
Proto Type
Lenght
AA
03
OUI
Proto Type
Payload
Payload
FCS
FCS
AA