Interconnessione di LAN
Crediti
Parte delle slide seguenti sono adattate dalla
versione originale di J.F Kurose and K.W. Ross
(© 1996-2003 All Rights Reserved)
5-1
Interconnessione di LAN
D: Perchè non un’unica grande LAN?
 Limite sulla quantità di traffico gestibile: in una
singola LAN tutte le stazioni devono condividere la
banda
 Lunghezza limitata: IEEE 802.3 specifica
lunghezza massima del cavo
 “Dominio di collisione” esteso (molte stazioni
possono interferire tra loro)
 Numero limitato di stazioni: In IEEE 802.5 ritardo
per il passaggio del token ad ogni stazione
5-2
Hub
 Dispositivi a livello fisico: essenzialmente dei
repeater operanti a livello di bit: ripetono i bit
ricevuti da un’interfaccia su tutte le altre
interfacce
 Hub possono essere organizzati in una gerarchia a
più livelli (multi-tier) con un hub backbone al livello
più alto
5-3
Hub (cont.)
 Ogni LAN connessa rappresenta un segmento di LAN
 Hub non isolano i domini di collisione: un nodo può
entrare in collisione con un altro nodo che risiede in
uno qualunque dei segmenti di LAN
 Vantaggi degli hub:
 dispositivi semplici ed economici
 Multi-tier fornisce un degrado contenuto: porzioni
della LAN continuano ad operare se un hub non
funziona
 estendono massima distanza tra coppie di nodi
(100m per hub)
5-4
Limiti degli Hub
 Dominio di collisione singolo non permette
incremento del throughput max
 “multi-tier” throughput uguale a “single
segment” throughput
 Vincoli della singola LAN pone limiti sul numero dei
nodi nello stesso dominio di collisione e sulla
copertura geografica massima permessa
 Non permettono la connessione di differenti tipi di
Ethernet (es. 10BaseT e 100baseT)
5-5
Bridge
 Dispositivo a livello Link
store & forward frame Ethernet
 esamina header della frame header e
selettivamente inoltra frame basandosi
sull’indirizzo MAC di destinazione
 quando frame deve essere inoltrata in un
segmento, usa CSMA/CD per accedere il
segmento
 Trasparenti
 host ignorano la presenza dei bridge
 Plug-and-play, auto-apprendimento
 bridge non necessitano di essere configurati

5-6
Bridge: Isolamento traffico
 L’istallazione dei bridge spezza la LAN in segmenti di
LAN
 I bridge filtrano i pacchetti:
 frame appartenenti allo stesso segmento di LAN non
sono di solito inoltrate agli altri segmenti di LAN
 segmenti diventano domini di collisione separati
collision
domain
collision
domain
bridge
LAN segment
= hub
= host
LAN segment
LAN (IP network)
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Inoltro
Come determinare a quale segmento inoltrare la
frame?
• Assomiglia ad un problema di routing ...
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Auto-apprendimento
 Un bridge ha una bridge table
 Entry nella bridge table:
(Indirizzo LAN, Interfaccia Bridge, Time Stamp)
 entry “vecchia” viene eliminata (TTL di solito = 60
min)
 I bridge apprendono quali host possono essere raggiunti
attraverso quali interfacce
 quando una frame è ricevuta, il bridge “impara” dove
sta il sender: segmento LAN entrante
 registra coppia sender/segmento LAN nella bridge
table

5-9
Filtraggio/Inoltro
Quando un bridge riceve una frame:
index bridge table using MAC dest address
if entry found for destination
then{
if dest on segment from which frame arrived
then drop the frame
else forward the frame on interface indicated
}
else flood
inoltra a tutte le interfacce tranne
a quella da cui la frame è arrivata
5-10
Bridge: Esempio
Ipotesi: C invia frame a D e D risponde a C con una
frame
 Bridge riceve frame da C
 appunta nella bridge table che C è sull’interfaccia 1
 poichè D non è nella tabella, il bridge invia frame alle
interfacce 2 e 3
 frame viene ricevuta da D
5-11
Bridge: Esempio (cont.)
C
1
 D genera frame per C e la invia
 bridge riceve frame


appunta nella bridge table che D è sull’interfaccia 2
bridge sa che C è sull’interfaccia 1, così selettivamente
inoltra frame all’interfaccia 1
5-12
Interconnessione senza backbone
 Non raccomandato per due motivi:
- singolo “point of failure” all’hub di Computer
Science
- tutto il traffico tra EE e SE deve passare dal
segmento di CS
5-13
Configurazione Backbone
Raccomandato !
5-14
Bridge: Spanning Tree
 Per aumentare l’affidabilità, è desiderabile avere
percorsi alternativi e ridondanti tra sorgente e
destinazione
 Con percorsi multipli risultano percorsi ciclici – i bridge
possono moltiplicare e inoltrare frame per sempre
 Soluzione: organizzare bridge in uno spanning tree
disabilitando alcune interfacce
Disabled
5-15
Bridge: Vantaggi
 Isolano i domini di collisione aumentando il
throughput totale max
 Numero di nodi e copertura geografica senza limiti
 Possono connettere diversi tipi di Ethernet (e altri
tipi di LAN)
 Trasparenti (“plug-and-play”): nessuna configurazione
necessaria
5-16
Bridge vs. Router
 Entrambi dispositivi “store-and-forward”
 router: dispositivi network-layer (esaminano header del
livello rete)
 bridge: dispositivi link-layer
 router gestiscono routing tables, implementano
algoritmi di routing
 bridge gestiscono bridge tables, implementano
filtraggio, auto-learning e spanning tree
5-17
Router vs. Bridge
Bridge + e + Operazioni nei bridge più semplici e richiedono
minor processamento del pacchetto
+ Bridge table si “auto-costruiscono”
- Tutto iltraffico è confinato allo spanning tree,
anche quando percorsi alternativi esisterebbero
- Bridge non offrono protezioni dalle broadcast
storm
5-18
Router vs. Bridge
Router + e + toplogie arbitrarie possono essere supportate,
ciclicità limitata da campo TTL (e buoni protocolli di
routing)
+ forniscono protezione contro broadcast storm
- richiedono configurazione indirizzo IP (non plug&play)
- necessitano di un più alto processamento di pacchetto
 bridge vanno bene in reti medio-piccole (poche
centinaia di host) mentre i router vanno usati nelle
grandi reti (migliaia di host)
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Switch (commutatori) Ethernet
 Essenzialmente bridge
multi-interfaccia
 Inoltro e filtraggio a Livello
2 (frame) usando indirizzi
LAN
 Switching: A-to-A’ e B-to-B’
simultaneamente, nessuna
collisione

Full-duplex
 Grande numero di
interfacce
 Spesso: host singoli
connessi a stella in uno
switch

Ethernet ma senza
collisioni!
5-20
Switch Ethernet
 Cut-through switching: frame inoltrata
dall’interfaccia di ingresso a quella di uscita senza
aspettare di riassemblare l’intera frame
 leggera riduzione nel ritardo
 Accesso dedicato allo switch (non condiviso con
altri host)

nessun pericolo di collisioni
 Switch permettono combinazioni di accessi
dedicati e condivisi a interfacce a 10/100/1000
Mbps

devono saper gestire il throughput complessivo
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LAN tipica (rete IP)
Dedicated
Shared
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