Ethernet
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
Ethernet
Tecnologia LAN “dominante”:
 Economica (poche decine di € per scheda)
 Prima tecnologia LAN usata diffusamente
 Più semplce ed economica di Token Ring, FDDI e ATM
 Ha adeguato la velocità negli anni: 10, 100, 1000 Mbps
Progetto Ethernet
originale di Metcalfe
5-2
Ethernet: Struttura frame
Adapter mittente incapsula IP datagram (o altro
pacchetto del livello rete) in una frame Ethernet
Preamble (8 byte):
 7 byte di valore 10101010 seguiti da un byte di
valore 10101011
 usati per sincronizzare il ricevente con il clock del
sender
5-3
Ethernet: Struttura frame (cont.)
 Addresses (6 byte):
 se l’adapter riceve frame con indirizzo coincidente (o
boadcast) passa i dati nella frame al protocollo di livello rete
 altrimenti l’adapter cancella frame
 Type (2 byte): indica il protocollo di livello più alto,
principalmente IP ma altri possono essere supportati
(Novell IPX, AppleTalk,…)
 CRC (4 byte): controllato al receiver, se viene
scoperto errore, la frame è semplicemente cancellata
5-4
Ethernet: Funzionamento
 Connectionless: Nessun handshaking tra adapter
del sender e del receiver
 Inaffidabile: receiver non invia ack o nack al
sender



flusso di datagram passati al livello rete può avere buchi
buchi verranno riempiti se l’applicazione usa TCP
altrimenti l’applicazione “vedrà” i buchi
 Trasmissione in banda base
 Segnale digitale inviato nel canale broadcast
5-5
Ethernet usa CSMA/CD
A: sense channel, if idle
then {
}
wait 96 bits, transmit and monitor the channel;
If detect another transmission
then {
abort and send jam signal;
update # collisions;
random delay as required by exponential backoff
algorithm;
goto A
}
else {done with the frame; set collisions to zero}
else {wait until ongoing transmission is over and goto A}
5-6
Ethernet usa CSMA/CD (cont.)
Jam Signal: per essere sicuri che tutti i trasmettitori
sono informati sulla collisione: 48 bit
Exponential Backoff:
 Obiettivo: adatta i tentativi di ritrasmissione alla
stima del carico

heavy load: attesa random sarà più lunga
 Algoritmo: dopo la m-esima collisione, l’adapter sceglie
un K a caso dal set {0,1,2,…,2m-1}. Adapter aspetta un
tempo pari a K*512 bit
 Esempio



prima collisione: scegli K tra {0,1}; ritardo è 0 o 512 bit
dopo seconda collisione: scegli K tra {0,1,2,3}…
dopo dieci o più collisioni, scegli K tra {0,1,2,3,4,…,1023}
(m=10 al max)
5-7
Ethernet: Efficienza
 tprop = tempo max di propagazione tra 2 nodi della LAN
 ttrans = tempo di trasmissione frame di dimensione max
1
efficienza 
t prop
1 5
ttrans
 Efficienza tende a 1 quando tprop tende a 0
 Efficienza tende a 1 quando ttrans tende a
∞
 Molto meglio di ALOHA pur essendo decentralizzato,
semplice ed economico
5-8
Tecnologie Ethernet: 10Base2
 10: 10Mbps; 2: 200 m. distanza max tra due host
 cavo thin coaxial con una topologia a bus
 max 30 nodi in 185 m
 repeater usati per connettere segmenti multipli
 repeater ripete bit che ascolta su un’interfaccia sulle
altre interfacce: dispositivo solo di livello fisico!
 4 repeater max per creare 5 segmenti (925 m)
5-9
10BaseT and 100BaseT
 Velocità 10/100 Mbps; 100 chiamata anche fast ethernet
 T indica Twisted Pair (doppino)
 Nodi connessi ad un hub: “topologia a stella”; 100 m
distanza max tra nodi e hub
nodes
hub
 Hub sono essenzialmente repeater a livello fisico:
 bit
entranti in un link escono da tutti gli altri link
 nessun buffering dei frame
 nessun CSMA/CD all’hub: solo adapter scoprono le
collisioni
 fornisce funzionalità di net management
5-10
Manchester Encoding
 Usato in 10BaseT, 10Base2
 Ogni bit ha una transizione
 Permette ai clock dei nodi sender e receiver di
sincronizzarsi

non necessita di un singolo clock globale di
sincronizzazione tra i nodi!
 100BaseT usa 4B5B
5-11
Gbit Ethernet
 Usa formato frame della Ethernet standard (IEEE
802.3z)

compatibile all’indietro con 10BaseT e 100BaseT
 Permette uso di link punto-punto e canali condivisi
broadcast


Switch per punto-punto
Hub (“Buffered Distributors”) per canali condivisi broadcast
 Usa CSMA/CD per i canali condivisi; brevi distanze tra
nodi per essere efficiente
 Usa fibre ottiche (inizialmente) e cavi UTP cat. 5
 Full-Duplex a 1 Gbps per link punto-punto
 10 Gbps nuova estensione (IEEE 802.3ae)

Usata per le WAN
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